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D<sup>2</sup>R<sub>1</sub>：一种基于CdTe的二维X射线探测器，用于精细间距与高能量分辨率成像光谱分析

DOI：10.1109/TNS.2018.2845461 期刊：IEEE Transactions on Nuclear Science 出版年份：2018 更新时间：2025-09-10 09:29:36
摘要： 本文描述了一种名为D2R1（二维修订版1）的16×16像素CdTe基X射线探测器，其像素尺寸为300微米×300微米。通过铟金柱键合工艺将专用集成电路（ASIC）与CdTe探测器互连。该ASIC的平均等效噪声电荷为29电子均方根值（0皮法条件下）。低电容互连结构、低暗电流探测器（0.5皮安）与优化ASIC的组合，实现了60千电子伏能量下584电子伏半高全宽的光谱分辨率，能量阈值为2千电子伏且动态范围达250千电子伏。采用多相关双采样滤波级使系统能以10千计数/秒的典型频率测量X射线光子，适用于光子通量低于3000光子·厘米?2·秒?1的低通量场景。D2R1的能量范围、分辨率和计时性能可适配多种应用场景，如X射线天体物理学、核安全或医学领域。
作者： D. Baudin，S. Dubos，O. Gevin，O. Limousin，D. Maier，A. Michalowska，D. Renaud，P. Serrano，T. Takahashi，S. Watanabe
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

开发一款基于碲化镉（CdTe）的16×16像素X射线探测器，具有精细间距和高能量分辨率，适用于X射线天体物理学、核安全及医学成像领域。

研究成果

D2R1专用集成电路与碲镉汞肖特基二极管结合，在59.5千电子伏特能量下实现了580电子伏特半高宽的光谱分辨率，适用于空间成像光谱和医学成像等多种应用。未来工作包括设计尺寸更小、等效噪声电荷更低的大规模芯片。

研究不足

该研究面临一些局限性，例如部分测量结果出现无法解释的饱和现象、能量相关能量补偿（ENC）存在波动，以及肖特基CdTe探测器因偏置诱导极化效应需要定期重置高压电源。

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