碲锌镉像素阵列核探测器研究分析.pdf

重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要三元化合半导体碲锌镉(CdZnTe)晶体与其他半导体探测器相比具有明显的优点:在常温下进行使用(不需要用液氨冷却),高原子序数和高密度,有好的本征探测效率。因为生长的物理条件的因素,晶体本身尺寸受到限制,计数效率由于本身尺寸比较小而降低,同时对高能的伽玛射线的反应灵敏度不高。一般来说, 对300kev的伽玛射线的计数效率和灵敏度就会比600kev的伽玛射线高很多。然而尺寸限制下的低计数效率以及灵敏度会有利于提高探测器的信噪比,因为背景噪声及核同位素的探测能力也会降低,这样就有利于提高那些低于600kev的射线的探测灵敏度。CZT晶体除了对光线的比较敏感外对周围环境要求不高,因为这个特性,CzT探测器有很大的实际应用发展空间。总的来说,现在国内外核探测领域来说,各个国家都比较重视CZT这种新型晶体的发展研究。本文主要以从西北工大购买的2×2CzT晶体模块进行探测实验,通过构建自己的电子电路系统, 得到核信号信息。半导体材料一直以来都是核探测的首选材料,通过光电效应,康普顿散射效应,电子对效应半导体能把接受到的核辐射转换为电信号,这样可以通过后续的电子处理探测出想得到的能谱。本文从半导体材料入手,第2章介绍了CzT晶体的相关性质及特性,从CZT生长,缺陷,辐射对其的损坏方面来说明其在核探测领域的优缺点。第3章主要谈了我们利用CZT晶体自主构建的系统,通过高压在 CZT内部形成有利于载流子定向流动的电场,利用特殊的电极导出收集的电信号,通过前置放大,整形电路,最后在电子设备(示波器,电脑)上的到信号。第4章研究分析了整个系统的里的噪声影响和各个影响因素以及相关理论,这些理论对电路以及后期信号处理有着重要的作用。我们的实验是在第3军医大学辐射实验室完成的,通过自己构建的系统,采用所制备的2×2面元像素阵列C亿1Te keV能241Am GaIllIIla源进行了能谱探测。,探测时间2 min, 最终统计获得各像素电极能谱图。关键词:碲锌镉晶体,核辐射,能谱,读出电路重庆大学硕士学位论文英文摘要 ABSTRACT CdZnTe(CZT),pouIld semiconductor,haS several :room temper抓玳operation and hence no need forliquid血缸-ogen or Peltiercoolers;Very hi曲atomic nllIllberaIldtli曲dens蚵1eading to agoodintl曲sic detection e伍ciency; and sturdy detectors t11at pactly in amgged are seVeral dis乱IV砒ltagesho、veVer,me most imporrcam being small temaIy CZT crystals廿lus f打a、协1able are lilllited sizedue tophysic啦problems during small detector sizeprodIlces alowcountiIlg pared toother larger detectorsand吐ms requires a10ngercouming timeforequm smallc巧gnal sizealso1imits tllellighenergy gamma response siIlce11i曲er energy gaIIlIIlaLs,aboVe 600 keV forex锄ple,丽U have alow interactionprobabil时and淅ll produce asi嘶ficantly 10、ⅣercouI】lting pared tog觚mas of300 ’llis limi切jtion is not allbad howeVer because it叩pIies tobackgrouIld back铲ouIldco吼tillg rateandresults i11 abettersi印al tonoise ratiofor pared tophysically larger iIllI)roVes仕LeMillimum Detectable ActiV时(MDA) forⅡlose gaIllIIlapeal【s 1essthall600