一种具有高能量分辨率的像素型伽马射线探测器制造技术

本发明专利技术涉及一种具有高能量分辨率的像素型伽马射线探测器，包括占探测器阳极表面中间区域大部分的密排矩形中间电极；占探测器阳极表面边缘区域大部分、尺寸为所述矩形电极3/4的矩形边缘电极；阳极平面内各类电极间具有相等的分隔间距；占探测器侧面面积2/5、由阳极向阴极扩展的侧面环电极；阴极平面与探测器边缘相距同所述分隔间距相等的完整电极。本发明专利技术制备的像素型伽马射线探测器可以改善探测器内部电场和权重场的不均匀性，提高边缘电极探测性能，提高探测器整体计数的均匀性，探测效率高、能谱性能优异，可以满足辐射剂量监测等领域对探测器探测高效率、高分辨率的应用要求。高分辨率的应用要求。高分辨率的应用要求。

【技术实现步骤摘要】
一种具有高能量分辨率的像素型伽马射线探测器


[0001]本专利技术属于核辐射探测及核技术应用领域，涉及一种具有高能量分辨率的像素型伽马射线探测器，具体来说是为测定放射源活度、能量等信息，对放射性核素衰变时向空间4π方向放射出的伽马射线进行探测。

技术介绍

[0002]随着科学技术的发展，放射性核素被广泛应用于核电、核医学、核安全等领域。像素型伽马射线探测器是通过探测经过准直的伽马射线与探测器材料相互作用后产生的信号，来确定放射源形状、分布和强度的器件。
[0003]像素型伽马射线的性能往往受限于边缘像素的缺陷，大面积的面元阵列探测器往往是由多个小探测器组成，由于边缘效应的存在，边缘像素电荷收集不完全，在成像时计数偏低，严重影响成像质量。因此，从探测器结构设计上改善边缘像素性能，对提高像素型伽马射线探测器分辨率和成像质量有着重要意义。

技术实现思路

[0004]要解决的技术问题
[0005]为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种具有高能量分辨率的像素型伽马射线探测器，可以有效改善边缘像素缺陷对伽马射线探测的影响，解决现有技术中存在的技术问题。
[0006]技术方案
[0007]一种具有高能量分辨率的像素型伽马射线探测器，其特征在于：包括阳极和阴极4；所述阳极包括中心矩形电极1、矩形边缘电极2和侧面环电极3；探测器本体材料为碲锌镉，其上表面设有中心矩形电极1和矩形边缘电极2，中心矩形电极1为多个全等关系的矩形，排布于阳极表面中间区域；多个矩形边缘电极2排布于阳极表面的边缘区域；探测器侧面设侧面环电极3，由阳极向阴极扩展；所述每块矩形边缘电极2的面积小于每块中心矩形电极1的面积。
[0008]所述每块矩形边缘电极2的面积尺寸为中心矩形电极1面积的3/4。
[0009]所述侧面环电极3的面积为探测器侧面面积的2/5。
[0010]所述探测器阳极平面内各类电极间分隔间距均相等。
[0011]所述碲锌镉材料的电阻率在109Ω
·
cm以上，工作漏电流小于10nA，晶体内部无宏观缺陷、无晶界、碲夹杂分布均匀,裸测
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Am能谱，对能量为59.5keV的伽马射线的能量分辨率小于7％。
[0012]所述电极材料为金或铟或银或铝。
[0013]有益效果
[0014]本专利技术提出的一种具有高能量分辨率的像素型伽马射线探测器，包括占探测器阳极表面中间区域大部分的密排矩形中间电极；占探测器阳极表面边缘区域大部分、尺寸为
所述矩形电极3/4的矩形边缘电极；阳极平面内各类电极间具有相等的分隔间距；占探测器侧面面积2/5、由阳极向阴极扩展的侧面环电极；阴极平面与探测器边缘相距同所述分隔间距相等的完整电极。本专利技术制备的像素型伽马射线探测器可以改善探测器内部电场和权重场的不均匀性，提高边缘电极探测性能，提高探测器整体计数的均匀性，探测效率高、能谱性能优异，可以满足辐射剂量监测等领域对探测器探测高效率、高分辨率的应用要求。
[0015]本专利技术的有益效果是：
[0016]第一、本专利技术中探测器阳极表面边缘区域大部分的矩形边缘电极，相对于矩形中间电极进行一定比例的缩小，可以强化小像素效应，提高能谱性能，使整个探测器能够具有均匀一致的探测性能。改善探测器边缘电场，改变边缘像素权重场，提高边缘像素的电荷收集能力,有利于阳极附近电子载流子的收集，弱化空穴的贡献，明显改善边缘像素性能。
[0017]第二、本专利技术中探测器侧面设侧面环电极，可以形成向阳极汇聚的内部电场，大大改善边缘像素周围的电场环境，引导外围载流子向阳极漂移，提高阳极附近电子载流子的收集，减少侧表面电子俘获，明显改善探测器边缘像素性能。
附图说明
[0018]图1：本专利技术探测器的示意图
[0019]图2：本专利技术探测器底部阴极示意图
[0020]图3：本专利技术探测器实施例矩形边缘电极2的面积尺寸与中心矩形电极1面积示意图；
[0021]图4：本专利技术探测器实施例侧面环电极3的面积为探测器侧面面积示意图
具体实施方式
[0022]现结合实施例、附图对本专利技术作进一步描述：
[0023]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始自终相同或类似的符号表示相同或相似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0024]本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中间”、“边缘”、“长”、“宽”、“高”、“上”、“下”、“左”、“右”、“正”、“反”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本专利技术专利和简化描述，而不是指示或暗示所指装置或元件必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术专利的限制。
[0025]在本专利技术的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含所指的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或多个该特征。
[0026]本专利技术是一种具有高能量分辨率的像素型伽马射线探测器，因此，探测器电极尺寸及相互关系要根据实际应用中对探测器分辨率的要求来确定。本专利技术的设计思路是：
[0027]依据伽马射线能量探测范围选择尺寸合适的碲锌镉晶体作为探测材料，依据对探测器成像质量要求设计矩形中间电极尺寸、矩形边缘电极尺寸、以及阴极电极尺寸。
[0028]探测器的矩形中间电极以探测器阳极的中心位置为基准，做6
×
6密排面阵列，最外圈每块边缘矩形电极由3/4比例缩小的边缘矩形电极密排填充，矩形电极之间留有等距
间隔，最终形成的密排图形在水平、垂直方向上整齐排列。探测器阴极为平面电极，电极边缘距离晶体边缘等于正三角形像素电极之间的间距。
[0029]探测器侧面环形电极由阳极向阴极扩展，占探测器侧面面积2/5。
[0030]下面通过附图和实施例对本专利技术基于进一步说明：
[0031]探测器材料为碲锌镉，要求材料电阻率在109Ω
·
cm以上，工作漏电流小于10nA，晶体内部无宏观缺陷、无晶界、碲夹杂分布均匀，探测器的电极材料为金，裸测
241
Am能谱，对能量为59.5keV的伽马射线的能量分辨率小于7％。
[0032]如图1和图2所示，为用一种具有高能量分辨率的像素型伽马射线探测器的总体结构示意图，探测器的三维尺寸为9.9mm
×
9.9mm
×
5mm(长
×
宽
×
高)，在图3和图4中标注了探测器电极的相关技术尺寸。
[0033]本专利技术提供的一种具有高能量分辨率的像素型伽马射线探测器，在进行伽马射线探测时，边缘像素性能良好，计数均匀，整体成像质量优异，重复性良好。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有高能量分辨率的像素型伽马射线探测器，其特征在于：包括阳极和阴极(4)；所述阳极包括中心矩形电极(1)、矩形边缘电极(2)和侧面环电极(3)；探测器本体材料为碲锌镉，其上表面设有中心矩形电极1和矩形边缘电极(2)，中心矩形电极(1)为多个全等关系的矩形，排布于阳极表面中间区域；多个矩形边缘电极(2)排布于阳极表面的边缘区域；探测器侧面设侧面环电极(3)，由阳极向阴极扩展；所述每块矩形边缘电极(2)的面积小于每块中心矩形电极(1)的面积。2.根据权利要求1所述具有高能量分辨率的像素型伽马射线探测器，其特征在于：所述每块矩形边缘电极(2)的面积尺寸为中心矩形电极(1)面积的3/4。3.根据权利要求1所述具有高能量分辨率的像...

【专利技术属性】
技术研发人员：查钢强，范东海，魏登科，武蕊，陈冬雷，
申请(专利权)人：中广核工程有限公司，
类型：发明
国别省市：