- 标题
- 摘要
- 关键词
- 实验方案
- 产品
-
具有薄倍增区的砷化镓/铝镓砷雪崩光电二极管的增益与噪声
摘要： 本文将围绕基于砷化镓/铝砷化镓分离吸收区与倍增区（SAM-APD）的雪崩光电二极管，从电容特性、光响应（增益与噪声）及时间响应三个方面展开讨论。该结构通过分子束外延技术制备，采用碳掺杂的δp层实现倍增区与吸收区的分离。其中吸收区厚度决定了器件的探测效率与时间分辨率，从而可针对特定科学应用进行定制化设计。在倍增区中，通过交替生长铝含量递增的纳米级铝砷化镓与砷化镓薄层形成周期性带隙调制，这种阶梯状结构既能调控带隙宽度，又可提供明确的电荷倍增机制。相较于单一材料构成的p-i-n二极管，此类阶梯异质结能增强电子倍增效应，理论上还能降低空穴倍增相关噪声的影响，从而实现整体噪声的降低。本文第一部分重点分析生长结构的电学特性及其与模拟结果的对比，并将报道利用可见光至硬X射线光子开展的增益与噪声测量数据，这些结果将与专为阶梯型APD开发的非局域历史依赖模型计算结果进行比对。
关键词： X射线探测器，固态探测器，雪崩诱导的次级效应
更新于2025-09-23 15:23:52
-
珀西瓦尔200万像素单片有源像素成像器
摘要： 当今自由电子激光与同步辐射光源所达到的峰值亮度，要求配套光子探测器必须匹配其输出强度等特性，才能充分发挥这些光源的潜力。为此，由德国电子加速器中心（DESY）、卢瑟?！ぐ⑵斩偈笛槭?英国科技设施委员会（RAL/STFC）、意大利的里雅斯特同步辐射实验室（Elettra Sincrotrone Trieste）、英国钻石光源（Diamond Light Source）和韩国浦项加速器实验室（Pohang Accelerator Laboratory）联合开发的"像素化能量分辨CMOS成像仪——多功能大尺寸系统"（Percival），是一款专为软X射线（0.25-1 keV）探测设计的专用成像仪。经过多代原型机研发，现已制成Percival"P2M"200万像素成像仪——这款4.5×5厘米的单片拼接传感器具有4×4平方厘米无间断成像区域（1408×1484个27×27微米像素），并已通过可见光首光图像验证了基本功能。目前该设备正以正面照明配置实现全面运行。与之配套的读出系统也同步开发中，该系统专为P2M设计，能在300赫兹全帧率下产生20吉比特/秒的数据流。首批八片Percival P2M芯片晶圆已完成背减薄处理以实现软X射线探测，现正在进行芯片切割和引线键合。本文概述了P2M系统、项目进展，并展示了P2M传感器对可见光的首次响应。
关键词： X射线探测器，自由电子激光器仪器设备
更新于2025-09-23 15:23:52
-
前侧偏置CMOS像素传感器中耗尽深度的研究
摘要： 基于半导体的探测器中敏感体积的耗尽是实现高性能的关键，例如在高辐射环境下进行带电粒子探测和X射线能谱分析时就需要这一特性。PIPPER-2是一款CMOS像素传感器，其架构特点在于无需工艺改动即可从电子学侧的前端（阴极）施加pn结反向偏压。我们在两种不同高阻衬底上制备的传感器原型上施加了最高45V的偏置电压：一种是薄外延层（1kΩ·cm），另一种是40μm厚的体衬底（600Ω·cm）。通过简化解析模型和3D-TCAD模拟计算预测了偏置电压下耗尽深度的变化情况，并将这些预期结果与采用两种X射线能量照射PIPPER-2的测量数据进行对比。我们得出结论：前端偏置方法可实现薄外延层的完全耗尽；而体衬底的耗尽深度约为一半，但仍能检测到全深度范围内的X射线。
关键词： X射线探测器，粒子径迹探测器（固态探测器）
更新于2025-09-23 15:22:29
-
用于放射治疗中精确质量保证的多晶碲化镉剂量计的开发和评估
摘要： 为确保放射治疗的质量保证，临床使用多种剂量计，包括电离室、放射胶片、热释光剂量计（TLD）和半导体剂量计。其中半导体剂量计因其灵敏度更高且体积更小，特别适用于体内剂量测量或半影区等高剂量梯度区域。本研究开发并评估了碲锌镉（CdTe）剂量计——这类具有高量子效率和电荷收集效率的半导体剂量计最具应用前景。根据制备工艺不同，CdTe剂量计分为单晶型和多晶型两种。虽然两类CdTe剂量计均有市售，但仅多晶型适合用作辐射剂量计，因其受体积效应和能量依赖性影响较小。 为研发多晶CdTe剂量计，我们通过热蒸发法制备多晶CdTe薄膜，再采用射频溅射技术在薄膜表面沉积CdTeO?薄氧化层以改善载流子输运特性并降低漏电流。该CdTeO?钝化层还能减少辐射损伤导致的重复使用灵敏度变化。最终采用In/Ti（顶部）和Pt（底部）电极形成肖特基接触。随后通过直线加速器（LINAC）高能光子束，测量了响应一致性、剂量线性、剂量率依赖性、重复性及百分深度剂量等电学特性来评估多晶CdTe剂量计。此外，我们将本研究的剂量计实验数据与放疗常规剂量测量系统中广泛使用的硅二极管剂量计及指形电离室进行了对比。
关键词： X射线探测器、剂量学概念与设备、固态探测器、固态探测器材料
更新于2025-09-23 15:22:29
-
使用Timepix3进行单掩模相位对比成像的虚拟亚像素方法
摘要： X射线相位衬度成像提供了一种区分密度和有效原子序数相近材料的方法，而传统X射线吸收衬度成像对此往往难以实现。近年来，多种利用非相干实验室光源获取X射线相位衬度图像的技术相继问世。单掩模边缘照明方案因其对纵向相干性和掩模对准的要求较低，且能在单次样品曝光中实现双向相位衬度成像，被证明是大范围应用的潜在候选方案。然而该方案的折射灵敏度（进而影响信噪比）受限于探测器伪影，且需要多次曝光才能完成暗场成像——这种能观测小于图像分辨率微结构的技术。我们提出采用搭载Timepix3像素读出芯片的Advapix探测器改进单掩模成像方案，通过利用Timepix3芯片同步获取单光子事件的快速到达时间和超过阈值时间测量能力，实现亚像素级单光子识别，从而提升相位衬度图像的信噪比。本文实验证明：与传统采集方法相比，采用单光子亚像素识别技术可使信噪比至少提高67±5%，大幅降低所需的样品辐射剂量。这表明Timepix3芯片在提升X射线相位衬度成像方面具有巨大潜力。此外，研究结果还显示单掩模边缘照明方案中采用Timepix3芯片有望实现单次样品曝光的暗场成像。
关键词： X射线探测器、X射线照相术与数字射线照相（DR）、数据处理方法、X射线检测
更新于2025-09-23 15:22:29
-
利用径向和轴向X射线诊断技术对ECR等离子体进行表征
摘要： 本工作展示了简单镜面对称陷阱中产生的等离子体随磁场分布变化的X射线特性。采用Si-Pin探测器测量了6.83 GHz下轴向和径向的暖电子群特性，同时利用超纯锗（HpGe）探测器测量了轴向发射的热电子。结果表明X射线辐射不均匀，其均匀性和温度强烈依赖于磁场分布，尤其是Bmin/BECR比值。
关键词： 离子源（正离子、负离子、电子回旋共振（ECR）、电子束离子源（EBIS））、固态探测器、X射线探测器
更新于2025-09-23 15:22:29
-
基于校准PILATUS3的多能软X射线探测器的像素间差异
摘要： 基于PILATUS3 100K X射线探测器研制的多能软X射线针孔相机近期已安装在麦迪逊对称环装置上。该光子计数探测器由约10万个像素构成的二维阵列组成，每个像素的光子下限截止能量Ec均可独立设置。这一特性使得该设备能以独特的空间与光谱分辨率组合，测量等离子体在多个能量范围内的X射线辐射强度，并推导出多种重要等离子体参数（如电子温度Te、有效电荷数Zeff等）。通过扫描单个微调位设置，并使探测器暴露于银、铟、钼、钛、钒和锆靶材的荧光辐射下，完成了1.6-6keV范围内各像素能量响应特性的校准。随后将每条特征谱线的数据拟合为典型"S型曲线"，从而确定每个像素64种可能微调位设置间的映射关系。研究发现像素间校准存在统计波动，微调位设置的离散性导致有效阈值分辨率达ΔE<100eV。另针对4-14keV范围进行了独立校准，其分辨率达到ΔE<200eV。
关键词： 能量校准、X射线探测器、光子计数、多能软X射线、等离子体X射线发射率、PILATUS3
更新于2025-09-23 15:21:21
-
捷克-意大利合作利用离子束、电子束和激光束开展文化遗产研究
摘要： 本文介绍了意大利墨西拿大学与捷克科学院核物理研究所国际合作框架下，利用离子束和激光束对文化遗产样品进行的物理研究概况。研究采用高真空环境下的多种技术分析固体样品，包括粒子激发X射线发射、卢瑟福背散射能谱、弹性反冲探测分析、瞬发γ活化分析、核反应分析、激光剥蚀、质谱分析、扫描电子显微镜等。报告内容涵盖样品元素组成、微量元素、深度分布、形貌特征以及样品与参照物的对比分析。通过电子微束和离子微束技术获取目标元素的精细空间分布图谱。
关键词： 质谱仪、X射线探测器、X射线荧光（XRF）系统
更新于2025-09-23 15:21:01
-
用于短波长范围内激光等离子体监测的硅和碳化硅探测器特性研究
摘要： 采用碳化硅探测器对激光与双流气体喷射靶源相互作用产生的等离子体进行特性分析。实验使用重复频率为10Hz的Nd:YAG激光器（波长1064nm，脉冲能量0.69J，脉宽3ns）辐照不同气压（1-10巴）下的多种气体喷射靶（氩气、氙气和六氟化硫），产生不同波段（紫外、极紫外和软X射线）的等离子体辐射。通过钛、铝、锆和氟化钙滤光片对激光辐射产生的发射光进行适当过滤，以缩小所生成等离子体的宽带发射范围。将碳化硅探测器的信号与经过校准的传统硅探测器进行对比，评估其差异性——包括考虑等离子体稳定性、时间迹线特征以及气体喷射靶源的特性。即将展示和讨论的实验结果有助于改进碳化硅探测器的几何结构与配置方案，避免饱和效应和电荷复合效应，从而获得更优的辐射能量与注量比例关系。
关键词： X射线探测器、辐射监测、紫外/可见光/红外光子探测器、等离子体产生（激光产生、射频产生、X射线产生）
更新于2025-09-23 15:21:01
-
JUNGFRAU光子探测器在首次自由电子激光和同步辐射实验中的运行与性能表现
摘要： JUNGFRAU是由保罗谢勒研究所为自由电子激光（FEL）和同步辐射应用研发的混合像素光子探测器。作为电荷积分型探测器，JUNGFRAU每个像素具有三种自动切换的增益模式，可根据沉积电荷量调节放大倍数。该特性使其兼具单光子灵敏度与超过四个数量级的动态范围。每个探测器?？橛砂丝?56×256像素ASIC芯片通过倒装焊连接至320微米厚硅传感器构成，形成1024×512阵列排列的50万个75微米间距像素，有效探测面积约8×4平方厘米。?？榭赏ü嘀峙渲米楹铣筛笙低场１疚牟隽耸褂肑UNGFRAU探测器开展实验所需的操作流程与数据处理步骤，包括基线与增益校正的计算应用以及图像几何排列方法。将通过瑞士光源X06SA光束线的原理验证性大分子晶体学测量、以及瑞士FEL伯尼娜光束线先导实验的首批实际案例展示这些技术。我们将对比分析FEL与同步辐射设施中的成功运行经验与数据处理方法，分享应对两类场景挑战的实践心得，最终论证JUNGFRAU在FEL与同步辐射应用中的性能优势。
关键词： 同步辐射加速器仪器、X射线探测器、自由电子激光仪器
更新于2025-09-23 15:21:01