深圳先進院X射線探測器研究獲得新突破

2022-05-12 10:33:09來源：化工儀器網(wǎng) 關(guān)鍵詞：光電器件 X射線探測器閱讀量：24686

導讀：X射線具有較強的穿透能力，并且密度可以影響物體對X射線能量的吸收，因此X射線成像成為檢測材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)信息的重要手段，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療檢測與工業(yè)無損檢測中。對于射線成像系統(tǒng)來說，X射線探測器是決定系統(tǒng)成像質(zhì)量的關(guān)鍵。

　　近日，中國科學院深圳先進技術(shù)研究院先進材料科學與工程研究所研究團隊陳工研制出一種基于銅銦鎵硒(CIGS)薄膜光電器件與GOS閃爍體相結(jié)合的間接型X射線探測器，同時具有高靈敏度和能量分辨能力。相關(guān)研究成果發(fā)表在Journal of Power Sources。

　　X射線具有較強的穿透能力，并且密度可以影響物體對X射線能量的吸收，因此X射線成像成為檢測材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)信息的重要手段，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療檢測與工業(yè)無損檢測中。對于射線成像系統(tǒng)來說，X射線探測器是決定系統(tǒng)成像質(zhì)量的關(guān)鍵。

　　根據(jù)光電轉(zhuǎn)化過程的不同，X射線探測器可以分為間接型和直接型探測器。間接型X射線探測器通過閃爍體材料吸收X射線并轉(zhuǎn)化為熒光信號，之后通過光電二極管將熒光信號轉(zhuǎn)化為電信號。與直接型X射線探測器，間接型X射線探測器造價便宜、性能穩(wěn)定且響應(yīng)速度快，適用于動態(tài)掃描檢測診斷，但在高靈敏度和高空間分辨率不可兼得。

　　為改進間接型X射線探測器，研究團隊從提高輻射探測器的探測率和獲得能量分辨這兩個角度出發(fā)，在材料和器件結(jié)構(gòu)兩個方面進行了創(chuàng)新，開發(fā)了一種基于CIGS光電轉(zhuǎn)換層的新型能量分辨 X 射線探測器。

　　在提高探測率方面，團隊系統(tǒng)研究了Ga含量對CIGS薄膜探測器的暗電流調(diào)控并獲得了最優(yōu)的組分設(shè)計，進一步結(jié)合表面態(tài)硫化處理和引入超薄Al2O3層作為pn結(jié)界面電荷阻擋層，成功將器件的探測率從6×1013 Jones升高至2.3×1014 Jones。在此基礎(chǔ)上制備的X射線探測器，探測靈敏度達到8 μCGyair-1cm-2，響應(yīng)時間為0.23-0.28 ms。

　　在獲得能量分辨能力方面，團隊提出了新的3D結(jié)構(gòu)X射線探測器的幾何構(gòu)型，該結(jié)構(gòu)不僅可以利用X射線在穿透深度上的空間分辨獲得能量分布信息，還可以使閃爍體的可見光熒光信號傳播方向與X射線傳播方向垂直。從而使間接型X射線探測器在在高靈敏度的同時還能實現(xiàn)高空間分辨率。

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