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X射線混合像素光子計(jì)數(shù)探測器的基本結(jié)構(gòu)和原理
閱讀:961 發(fā)布時(shí)間:2022-11-7以下內(nèi)容由北京泰坤工業(yè)設(shè)備有限公司整理發(fā)布,歡迎交流。
混合像素光子計(jì)數(shù)探測器(HPC)是結(jié)合了CMOS技術(shù)和光子計(jì)數(shù)技術(shù)的一種新型探測器,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)X射線的直接、高效率探測,同時(shí)可以保持較高的幀率。相對(duì)于傳統(tǒng)間接探測和積分型探測器有更好的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)。
HPC基本結(jié)構(gòu)、工作原理和三種工作模式
為什么叫混合像素光子計(jì)數(shù)探測器?
HPC = Hybrid Photon Counting
= Hybrid pixel (or microstrip) + single-photon counting
=混合像素(或微帶)+單光子計(jì)數(shù)
混合像素光子計(jì)數(shù)探測器的結(jié)構(gòu):
混合像素光子計(jì)數(shù)器總體上可分為2層:
l 感光像素(Pixelated sensor)
l 讀出像素(CMOS ASIC)
感光像素和讀出像素采用倒裝法,通過銦球焊接粘合在一起,一個(gè)銦球?qū)?yīng)一個(gè)像素,即通過焊接球?qū)崿F(xiàn)像素化。每個(gè)像素對(duì)應(yīng)讀出芯片的一個(gè)處理單元。
工作原理:
每個(gè)像素相當(dāng)于一個(gè)探測器,其讀出電子學(xué)包括放大器、閥值比較器、計(jì)數(shù)器、設(shè)置和讀出電路。
光子打在感光像素上,生成電子-空穴對(duì),電子或空穴被鄰近的像素電極收集,經(jīng)放大器(通常是電荷靈敏放大器)放大后,送入比較器。如信號(hào)幅度大于給定的閥值(外部輸入),像素計(jì)數(shù)器就增加一個(gè)計(jì)數(shù)。
混合像素光子計(jì)數(shù)探測器是利用半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)來接收和探測光信號(hào)。感光像素通過吸收光子產(chǎn)生電子-空穴對(duì),電子-空穴對(duì)的數(shù)量正比于入射光子的能量,因此放大器輸出的信號(hào)脈沖幅度也正比于光子能量。從而在外電路產(chǎn)生與入射光強(qiáng)度成正比的光電流以方便測量入射光。因此,比較器閥值水平與光子能量直接相關(guān)。如從小到大(或從大到?。└淖儽容^器閥值,進(jìn)行多次測量,就可以得到不同能量水平的光子流率。再用數(shù)學(xué)方法處理,可以得到不同能量的光子流率和能譜。
根據(jù)不同能量范圍和不同輻射類型,可采用不同的半導(dǎo)體材料,如Si、CdTe、CdZnTe、GaAs等。