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    混合像素光子計數探測器(HPC)的基本結構和原理

  • 發布日期:2022-10-28      瀏覽次數:1103
    • 以下內容由北京泰坤工業設備有限公司整理發布,歡迎交流。

       

      混合像素光子計數探測器(HPC)是結合了CMOS技術和光子計數技術的一種新型探測器,可以實現對X射線的直接、高效率探測,同時可以保持較高的幀率。相對于傳統間接探測和積分型探測器有更好的點擴散函數。

       

      HPC基本結構、工作原理和三種工作模式

       

      為什么叫混合像素光子計數探測器?

      HPC = Hybrid Photon Counting

          = Hybrid pixel (or microstrip) + single-photon counting

          =混合像素(或微帶)+單光子計數

       

      混合像素光子計數探測器的結構:

       image.png

       

      混合像素光子計數器總體上可分為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,一個銦球對應一個像素,即通過焊接球實現像素化。每個像素對應讀出芯片的一個處理單元。

       

      工作原理:

      每個像素相當于一個探測器,其讀出電子學包括放大器、閥值比較器、計數器、設置和讀出電路。


       image.png

      光子打在感光像素上,生成電子-空穴對,電子或空穴被鄰近的像素電極收集,經放大器(通常是電荷靈敏放大器)放大后,送入比較器。如信號幅度大于給定的閥值(外部輸入),像素計數器就增加一個計數。

       

      混合像素光子計數探測器是利用半導體材料的光電效應來接收和探測光信號。感光像素通過吸收光子產生電子-空穴對,電子-空穴對的數量正比于入射光子的能量,因此放大器輸出的信號脈沖幅度也正比于光子能量。從而在外電路產生與入射光強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。如從小到大(或從大到?。└淖儽容^器閥值,進行多次測量,就可以得到不同能量水平的光子流率。再用數學方法處理,可以得到不同能量的光子流率和能譜。

       

      根據不同能量范圍和不同輻射類型,可采用不同的半導體材料,如Si、CdTe、CdZnTe、GaAs等。


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