碲鋅鎘探測(cè)器是室溫半導(dǎo)體探測(cè)器的研究熱點(diǎn)。經(jīng)過(guò)二十幾年的發(fā)展,碲鋅鎘探測(cè)器性能得到了明顯提升,已應(yīng)用于便攜式譜儀、二維成像模塊、康普頓相機(jī)等方向。國(guó)際上,典型的單極性電極碲鋅鎘探測(cè)器能量分辨率小于2.0%（對(duì)662 keV射線(xiàn)的測(cè)量結(jié)果,下同）;開(kāi)展深度靈敏與校正后取得了接近1.0%的能量分辨。而國(guó)內(nèi)研制的碲鋅鎘探測(cè)器能量分辨率大多在2.5%以上。但單極性電極（如共面柵電極、準(zhǔn)半球電極）多受到專(zhuān)利保護(hù),限制了其在國(guó)內(nèi)的實(shí)際應(yīng)用。目前,國(guó)內(nèi)對(duì)新型單極性電極、深度靈敏與校正等方面研究鮮見(jiàn)報(bào)道。在此背景下提出了本課題的兩點(diǎn)目標(biāo):一、設(shè)計(jì)新型讀出電極結(jié)構(gòu),在簡(jiǎn)單讀出電子學(xué)下實(shí)現(xiàn)較高的能量分辨;二、研制3D CZT探測(cè)系統(tǒng),對(duì)深度靈敏與校正開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究。論文工作中對(duì)單極性電荷靈敏、深度靈敏與校正等關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)了深入的理論、實(shí)驗(yàn)研究。論文首先建立了一套碲鋅鎘探測(cè)器理論模型。在課題組既有的基礎(chǔ)上自主開(kāi)發(fā)模擬程序包ICC,用于探測(cè)器信號(hào)和讀出電子學(xué)的仿真�；贕eant4、Ansoft Maxwell和ICC搭建了碲鋅鎘探測(cè)器模擬平臺(tái),在此平臺(tái)上開(kāi)展讀出電極結(jié)構(gòu)、讀出電子學(xué)方法等研究工作。對(duì)新型讀出電... 

【文章頁(yè)數(shù)】：104 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
主要符號(hào)對(duì)照表
第1章 引言
    1.1 課題背景
    1.2 碲鋅鎘探測(cè)器的性能及關(guān)鍵技術(shù)
        1.2.1 碲鋅鎘探測(cè)器的本征能量分辨
        1.2.2 平板電極碲鋅鎘探測(cè)器的局限
        1.2.3 碲鋅鎘探測(cè)器的若干關(guān)鍵技術(shù)
    1.3 碲鋅鎘探測(cè)器的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.3.3 研究現(xiàn)狀小結(jié)
    1.4 課題目標(biāo)及論文主要內(nèi)容
        1.4.1 課題目標(biāo)及意義
        1.4.2 論文主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)
第2章 碲鋅鎘探測(cè)器理論模型及模擬平臺(tái)設(shè)計(jì)
    2.1 碲鋅鎘探測(cè)器理論模型
        2.1.1 載流子輸運(yùn)、擴(kuò)散模型
        2.1.2 電極感應(yīng)信號(hào)模型
    2.2 碲鋅鎘探測(cè)器模擬平臺(tái)
        2.2.1 模擬平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.2.2 模擬平臺(tái)的具體實(shí)現(xiàn)
        2.2.3 模擬流程
    2.3 晶體參數(shù)的選取
        2.3.1 晶體參數(shù)對(duì)電極優(yōu)化的影響
        2.3.2 模擬采用的晶體參數(shù)
    2.4 小結(jié)
第3章 場(chǎng)增強(qiáng)電極探測(cè)器的設(shè)計(jì)及性能研究
    3.1 設(shè)計(jì)指標(biāo)及思想
    3.2 線(xiàn)電極結(jié)構(gòu)的缺陷
    3.3 場(chǎng)增強(qiáng)技術(shù)
    3.4 SEFLA探測(cè)器的設(shè)計(jì)與制備
        3.4.1 SEFLA結(jié)構(gòu)的優(yōu)化
        3.4.2 SEFLA探測(cè)器的制備
    3.5 SEFLA探測(cè)器的性能研究
        3.5.1 測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置
        3.5.2 最佳工作偏壓
        3.5.3 能量響應(yīng)線(xiàn)性
        3.5.4 能譜特性
        3.5.5 小結(jié)與討論
    3.6 深度校正的研究
        3.6.1 可行性分析
        3.6.2 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)
        3.6.3 討論
    3.7 場(chǎng)增強(qiáng)技術(shù)的直接驗(yàn)證與推廣
    3.8 小結(jié)
第4章 3DCZT探測(cè)系統(tǒng)的研制與調(diào)試
    4.1 像素探測(cè)器的研制
        4.1.1 像素電極優(yōu)化設(shè)計(jì)的必要性
        4.1.2 像素電極的優(yōu)化設(shè)計(jì)
        4.1.3 探測(cè)器的制備和封裝
    4.2 前端電子學(xué)的選型
    4.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研制
        4.3.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件
        4.3.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件
    4.4 各部件測(cè)試與聯(lián)調(diào)
        4.4.1 像素探測(cè)器的測(cè)試
        4.4.2 電子學(xué)系統(tǒng)的調(diào)試
        4.4.3 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)
    4.5 小結(jié)
第5章 3DCZT探測(cè)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試與數(shù)據(jù)分析
    5.1 通道不一致性的校正
        5.1.1 校正的必要性
        5.1.2 VAS的標(biāo)定
        5.1.3 TAT的標(biāo)定
    5.2 像素探測(cè)器能譜畸變的研究
        5.2.1 物理模擬
        5.2.2 實(shí)驗(yàn)分析
        5.2.3 結(jié)論
    5.3 深度信息獲取
        5.3.1 C/A值法
        5.3.2 漂移時(shí)間法
    5.4 能譜重建
        5.4.1 單像素事例的能譜重建
        5.4.2 雙像素事例的能譜重建
        5.4.3 探測(cè)器全譜重建
        5.4.4 能量分辨率的討論
    5.5 康普頓成像
        5.5.1 康普頓成像的原理
        5.5.2 成像算法
        5.5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        5.5.4 康普頓成像模擬研究
    5.6 小結(jié)
第6章 結(jié)論
    6.1 總結(jié)
    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 下一步工作
參考文獻(xiàn)
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]不同厚度像素CdZnTe探測(cè)器的性能測(cè)試和評(píng)估[J]. 沈敏,肖沙里,張流強(qiáng),曹玉琳,陳宇曉.  強(qiáng)激光與粒子束. 2014(03)
[2]新型CZT半導(dǎo)體X射線(xiàn)和g射線(xiàn)探測(cè)器研制與應(yīng)用展望[J]. 查鋼強(qiáng),王濤,徐亞?wèn)|,介萬(wàn)奇.  物理. 2013(12)
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博士論文
[1]共面柵碲鋅鎘探測(cè)器的性能優(yōu)化與陣列探測(cè)器研究[D]. 馬躍東.重慶大學(xué) 2016
[2]碲鋅鎘單晶生長(zhǎng)與晶體質(zhì)量研究[D]. 孫士文.中國(guó)科學(xué)院研究生院（上海技術(shù)物理研究所） 2014
[3]黑洞高能輻射的觀測(cè)與研究[D]. 馮驊.清華大學(xué) 2005

碩士論文
[1]碲鋅鎘核輻射探測(cè)器的電極研究[D]. 張冬敏.四川大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3670524