国内外CZT核辐射探测器的研究现状(2)
目前，阳极为像素阵列电极，阴极为整体平面电极的探测器结构一直是CdZnTe成像及能谱探测器的主要结构形式(图2.1)。面元像素阵列CdZnTe探测器具有位置敏感特性，其像素阳极尺寸直接决定了成像探测器的空间分辨率，同时像素阵列电极结构存在的“小像素效应”使得探测器具备单极性载流子收集特性，能量分辨率得到明显改进[26]。因此，小尺寸像素阳极的大面积像素阵列CdZnTe探测器成为高能 射线与Gamma射线成像探测领域倍受关注的研究课题。
图2.2 NASA&LLNL实验室大面积高能CdZnTe像素阵列成像探测系统
由于CdZnTe晶体较高的原子序数，对高能粒子较高的探测效率，同时其常温下也具有优异的能量分辨率性能，因此，CdZnTe像素阵列探测器已经在国内外高能射线探测领域引起了广泛的关注。2006年麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology，MIT) 的Alcator C-mod反应堆已采用线阵CdZnTe探测器进行其高温等离子体硬 X 射线区域的针孔探测，其针孔探测系统的空间分辨率为14 mm ~ 17mm[27]。为了满足观测黑洞吸积 射线卫星项目 “protoEXIST 2&3”高能射线探测需求，2009年，美国航天局(NASA)与劳伦斯-利弗莫尔国家实验室(LLNL)联合建立了128×128 像素阵列、2.5mm像素尺寸、32 大面积10 ~ 600keV高能CdZnTe像素阵列成像探测系统(图2.2)，对59.6 keV源的能量分辨率为5.36%，空间分辨率达到2.5 mm。该CdZnTe高能探测系统的最终技术目标为4.5 ~ 6 ，像素尺寸0.6 mm，能量响应范围5 ~ 600 keV[28]。此外，以CdTe探测器读出电路为基础，美国伊利诺斯大学搭建了128×128像素阵列、0.35 mm像素尺寸、4.4 面积CdTe/CdZnTe像素阵列探测器，对200 keV射线源的能量分辨率达到2% (3 ~ 4keV FWHM)[29]。
图2.3 伊利诺斯大学大面积CdZnTe探测器 图2.4 密西根大学位置灵敏CdZnTe探测器
同时，美国布鲁克海文国家实验室 & 密西根大学联合研究小组、华盛顿大学、英国萨里大学、意大利米兰大学、法国原子能委员会电子信息技术研究所(CEA/Leti)等一大批国际高校与科研院所目前都正在开展面元像素阵列CdZnTe探测器的研究工作
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