国家自然科学基金(10876044)
- 作品数：15 被引量：25H指数：4
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- 基于高能γ源的CdZnTe成像探测器极化效应研究被引量：1
- 2011年
- 应用第一类边界条件泊松方程,推导了碲锌镉(CdZnTe)探测器晶体内部电势分布,研究了CdZnTe探测器在137 Cs高能γ源成像探测过程中的极化效应。数值计算与实验结果表明:在低辐射注量率条件下,即CdZnTe晶体内部载流子电荷密度较低时,内部电势分布主要受外加偏压影响,晶体内部电势与偏压为线性关系,电场呈均匀分布。在高辐射注量率条件下,即晶体内部载流子电荷密度较高时,内部电势分布出现极化区域,电场分布发生扭曲,电子载流子向辐照区域外侧迁移,形成辐照中心无信号而辐照边缘区域仍有响应信号的极化探测图像。极化效应造成CdZnTe探测器探测性能严重退化,辐照边缘区域像素事件计数下降约70%。
- 黎淼肖沙里王玺曹玉琳陈宇晓沈敏张流强
- 关键词：半导体探测器CDZNTE极化效应
- 基于碲锌镉探测器脉冲整形电路设计被引量：2
- 2010年
- CdZnTe晶体是性能优异的室温半导体核辐射探测新材料,针对该材料制作的探测器设计了一种脉冲整形电路。将Sallen-Key滤波器应用于核脉冲的整形中,采用高速运算放大器来设计和实现了整形电路,用较少的级数就可得到准高斯波形的输出。研究了整形电路的工作原理,测定了电路的各项技术指标。通过OrCAD仿真测试,当脉宽大于1μs时,反冲较明显,当脉宽不大于1μs时,几乎没有反冲。采用辐射源241Am,得到峰值为60 keV的能谱图,能量分辨率为9.2%。
- 蔡欣肖沙里张流强陈宇晓曹玉琳蒋建
- 关键词：CDZNTE能谱
- CZT面元像素探测器的研制及其幅度修正技术的实现
- 2011年
- 根据CdZnTe(CZT)面元像素探测器基本原理,测试分析了像素阵列CZT晶体漏电流特性。建立了基于数字脉冲处理方式的11 mm×11 mm×3 mm尺寸4×4像素阵列CZT探测系统。采用137Cs 662 keV伽玛源测试得到探测系统响应脉冲幅度谱,平均能量分辨率为3.3%,全能谱峰(FWHM)为21.85 keV。采用数字脉冲幅度修正方法实现了对探测器像素单元信号处理方式的改进,角像素能量分辨率平均提高1.6%,像素单元最优能量分辨率为2.5%。实验结果表明,所搭建的4×4面元像素阵列探测系统具有高能量分辨率,幅度修正方法对边缘像素能谱性能有明显改进。
- 黎淼肖沙里王玺陈宇晓曹玉琳聂玲张流强
- 关键词：半导体探测器能量分辨率
- 基于CdZnTe晶体的2×2像素阵列探测器研究被引量：4
- 2010年
- 根据CdZnTe(CZT)晶体的辐射探测理论,搭建了CZT像素阵列探测系统。采用241Am源研究了2×2像素阵列特性,得到了59.5keV能量γ射线能谱,最高能量分辨率为14.6%,并且各个像素性能差异明显,特别是边缘像素出现低能道区域计数增多,谱线向低能方向轻微漂移。为优化辐射成像,对实验数据作了进一步研究。结果表明,晶体内部不均匀的电场是造成各个像素性能偏差,和边缘像素谱漂移的主要原因。在成像过程中可以通过针对性的补偿加以修正,从而提高探测器有效成像面积,优化成像质量。
- 王玺肖沙里张流强陈宇晓曹玉琳黎淼沈敏蔡欣蒋建
- 关键词：探测器能量分辨率
- 碲锌镉面元辐射探测器堆积载流子屏蔽效应
- 2011年
- 采用铑(Rh)靶45kV X射线源进行了碲锌镉(CdZnTe)面元像素阵列探测器成像实验。实验结果表明:在探测距离1mm,管电压45kV条件下,管电流增大至20μA时,辐照中心区域像素单元信号丢失,出现围绕辐照中心区域的边缘高事件计数环形探测图像。随着管电流的增大,无响应像素区域扩大,探测器总体事件计数明显降低。进一步根据泊松方程建立了CdZnTe晶体内部电势分布模型,仿真结果表明:单位面积光子通量为5×105 mm-2.s-1时,由于CdZnTe晶体较低的空穴迁移率,晶体内部存在堆积空穴载流子形成的高空间电荷密度分布区域。晶体内部电场产生扭曲,电子载流子无法迁移至对应阳极位置,导致辐照中心区域产生信号屏蔽效应。
- 肖沙里黎淼王玺曹玉琳陈宇晓聂玲张流强
- 关键词：半导体探测器碲锌镉光生载流子屏蔽效应
- 基于CdZnTe像素阵列探测技术的伽玛源成像被引量：7
- 2010年
- 根据高能射线针孔成像理论,采用CdZnTe像素阵列探测器建立了直接成像探测模式的伽玛源针孔探测系统。测试分析了CdZnTe像素阵列探测器的能量分辨力及峰值效率,讨论研究了针孔成像探测系统的调制传递函数和附加噪声特性,测试获得直径5mm137Cs源的探测图像,采用Lucy-Richardson迭代算法得到了137Cs源的复原图像。实验结果表明:CdZnTe探测器对662keV137Cs源的能量分辨力为6.25%～7.50%,峰值效率65.0%～72.5%;成像系统探测图像存在一定扩散现象,所采用的Lucy-Richardson迭代复原算法能较好地修正图像扩散,提高探测图像中心区域细节分辨力;估算所得137Cs源尺寸误差约0.5mm,所建立的CdZnTe针孔成像探测系统能有效得到小尺寸伽玛源的辐照强度分布及尺寸信息。
- 黎淼肖沙里张流强曹玉琳陈宇晓沈敏王玺
- 关键词：半导体探测器CDZNTE
- 高能伽玛源下碲锌镉探测器的针孔成像被引量：4
- 2010年
- 采用新型室温碲锌镉(CdZnTe)辐射探测器,通过厚针孔系统对137Cs高能662 keV伽玛射线辐射源进行成像探测,得到了能谱图和放射源图像。计算分析了高能射线穿透效应对空间分辨力的影响,并对不同偏压下得到的图像进行比较与讨论。实验表明,当放大倍率不大时(小于3),高能射线对准直器材料的穿透效应增大是限制图像空间分辨力的主要因素,探测器像素尺寸的大小对图像空间分辨力的影响并不明显。随偏置电压升高,探测器得到的图像会得到改善,但过大的偏压(大于1 000 V)会使晶体内部的电场不均匀性增大,降低信噪比从而降低图像品质。
- 王玺肖沙里张流强曹玉琳陈宇晓黎淼沈敏
- 关键词：伽玛射线高能辐射
- 高剂量X射线辐照下碲锌镉探测器的深度极化效应被引量：3
- 2013年
- 采用双向辐照的方法研究了碲锌镉晶体中的深度极化效应,实验结果表明,深度极化效应与直接辐照的X射线剂量无关。通过对晶体内电场分布的模拟,进一步分析了深度极化的形成机制,认为深度极化效应与极化效应一样,都是由于高浓度的堆积电荷使得晶体内电势畸变从而阳极不能收集信号,但它与通常极化效应有所不同,造成这种极化的高浓度空间电荷是从更高浓度的空间电荷区扩散而来的,发生深度极化的区域本身并没有受到X射线的强烈辐照。
- 王玺肖沙里黎淼张流强曹玉琳陈宇晓
- 关键词：X射线探测器极化效应
- CZT像素阵列核探测器的噪声分析被引量：1
- 2011年
- 碲锌镉(CdZnT e)晶体是一种新型核辐射探测材料,在室温探测环境下对X射线及低能量伽玛射线具有较高的探测效率及能量分辨率。运用低噪声快速前放模块,分析晶体内部性能以及前置放大器对探测系统噪声的影响,建立了2×2碲锌镉像素阵列探测系统。实验结果表明,探测系统输出信号噪声小、脉冲无堆积,读出电路电子学噪声得到明显抑制,能谱低能拖尾减少,电荷收集不完全噪声及漏电流噪声影响得到改善,同时对整个系统以及前置放大器进行了噪声分析并提出相关的改善方式,最后得到系统测试的结果。
- 蒋建肖沙里蔡欣张流强陈宇晓曹玉琳
- 关键词：噪声前置放大器碲锌镉
- 公共格栅像素CdZnTe探测器的能谱特性
- 2015年
- 使用同一块CdZnTe晶体设计制作了像素大小不等的4×4公共格栅像素CdZnTe探测器。通过能谱测定实验及权重势和电场仿真,研究了公共格栅像素CdZnTe探测器中的小像素效应和引导效应。结果表明:由于小像素效应较弱,较大的像素不能有效消除"空穴拖尾",能谱特性较差;由于晶体内部以及像素和公共格栅间隙表层的电荷损失,较小的像素能谱特性也较差。在像素宽度为0.8 mm时,得到了对662keV的137Cs放射源的最佳能量分辨率3.80%和峰谷比5.65。适当增大公共格栅偏压可以引导电子向阳极像素运动,促进电荷的完全收集,改善探测器的能谱特性。过大的偏压则会造成像素和公共格栅间表面漏电流的增加,探测器的能谱特性也会恶化。在像素宽度为0.8mm时最佳偏压为-60V。
- 杨国强肖沙里马跃东张流强曹玉琳陈宇晓
- 关键词：CDZNTE半导体探测器能量分辨率
