一种高性能碲锌镉探测器电极结构及探测器.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116014001A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202211609372.5(22)申请日2022.12.14(71)申请人中国科学院高能物理研究所地址100049北京市石景山区玉泉路19号(乙)(72)发明人向宇魏龙姜小盼章志明黄先超李晓轩韩一丁(74)专利代理机构北京君尚知识产权代理有限公司11200专利代理师司立彬(51)Int.Cl.H01L31/0224(2006.01)H01L31/115(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种高性能碲锌镉探测器电极结构及探测器(57)摘要本发明公开了一种高性能碲锌镉探测器电极结构及探测器。本发明的电极结构，其特征在于，包括阴极和阳极；所述阴极，用于覆盖在CZT晶体的入射端面，作为粒子或射线的入射面；所述CZT晶体用于与经所述阴极入射的射线或粒子相互作用产生电子‑空穴对；所述阳极，用于覆盖在所述CZT晶体的输出面，作为信号收集面，收集所述电子‑空穴对因外加电势所产生的漂移运动造成的感应电荷变化信息。本发明能够在确保探测器电荷收集效率的前提下减轻电极对带电粒子探测所造成的影响。CN116014001ACN116014001A权利要求书1/1页1.一种高性能碲锌镉探测器电极结构，其特征在于，包括阴极和阳极；所述阴极，用于覆盖在CZT晶体的入射端面，作为粒子或射线的入射面；所述CZT晶体用于与经所述阴极入射的射线或粒子相互作用产生电子‑空穴对；所述阳极，用于覆盖在所述CZT晶体的输出面，作为信号收集面，收集所述电子‑空穴对因外加电势所产生的漂移运动造成的感应电荷变化信息。2.根据权利要求1所述的高性能碲锌镉探测器电极结构，其特征在于，所述CZT晶体为长方体，其相对的两正方形表面分别作为入射端面额输出面；所述阴极为n×n的等间距像素阵列，每个像素单元大小为d×dmm2，相邻像素间由bμm宽导电丝相连；其中，n为自然数，n×d不超过CZT晶体的入射端面边长的一半，b/d不大于50。3.根据权利要求2所述的高性能碲锌镉探测器电极结构，其特征在于，所述阴极的材料为金，所述导电丝为金丝；每条所述金丝垂直于其所相连的两像素单元，所述金丝的两长边关于相邻像素中心连线对称。4.根据权利要求2或3所述的高性能碲锌镉探测器电极结构，其特征在于，所述阳极的结构为c×cmm2的二维平面，c为所述CZT晶体的输出面边长。5.根据权利要求4所述的高性能碲锌镉探测器电极结构，其特征在于，所述阳极的材料为金。6.根据权利要求1或2或3所述的高性能碲锌镉探测器电极结构，其特征在于，所述阴极、阳极的厚度均为50nm～100nm。7.一种探测器，其特征在于，包括CZT晶体，所述CZT晶体的入射面镀有阴极，所述CZT晶体的输出面镀有阳极；所述CZT晶体，用于与入射的射线或粒子相互作用产生电子‑空穴对；所述阴极，用于接地形成零电势以及作为粒子或射线入射面；所述阳极，用于施加正电势并收集所述电子‑空穴对因外加电势所产生的漂移运动造成的感应电荷变化信息。8.根据权利要求7所述的探测器，其特征在于，所述CZT晶体为长方体，其相对的两正方形表面分别作为入射端面额输出面；所述阴极为n×n的等间距像素阵列，每个像素单元大小为d×dmm2，相邻像素间由bμm宽导电丝相连；其中，n为自然数，n×d不超过CZT晶体的入射端面边长的一半，b/d不大于50。9.根据权利要求8所述的探测器，其特征在于，所述阳极的结构为c×cmm2的二维平面，c为所述CZT晶体的输出面边长。10.根据权利要求7或8或9所述的探测器，其特征在于，所述阴极、阳极的厚度均为50nm～100nm。2CN116014001A说明书1/4页一种高性能碲锌镉探测器电极结构及探测器技术领域[0001]本发明属于核辐射探测及核技术应用领域，特别是涉及一种高性能碲锌镉探测器电极结构及探测器。背景技术[0002]在核辐射探测领域，通过探测转换层材料与中子产生的带电粒子来间接探测热中子，是一种常用的热中子探测手段。半导体探测器材料原子序数高，密度大，对于带电粒子具有很强的阻止能力，被广泛应用于热中子探测中。在半导体探测器中，核辐射的能量沉积会在探测器内产生数目与沉积能量大小成正比的电子‑空穴对，这些电子和空穴在探测器内漂移至对应电极的过程中所产生的感应电荷变化被作为实际接收的电信号并输送至后端电子学进行处理。碲锌镉(CdZnTe，CZT)是一种新兴半导体探测器材料，相比硅(Si)、高纯锗(HPGe)这些传统材料，其具有更高的原子序数、更大的密度、更宽的禁带。这些优势使得CZT具有对伽马射线以及带电粒子更强的阻止本领以及室温下工作的能力。CZT探测器中含有的同位素Cd‑113具有