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基于半导体制冷SiPM读出的伽马射线探测器可行性研究
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作者 何一鸣 高艾勤 +3 位作者 江晓山 屈国普 孙希磊 王仰夫 《核电子学与探测技术》 北大核心 2025年第8期1235-1242,共8页
本文研究了半导体制冷技术在基于硅光电倍增管(silicon photomultiplior,SiPM)读出的伽马射线探测器中的应用,通过实验验证了其降温效果及对能量分辨率的提升。首先,通过电热膜模拟SiPM和印制电路板(PCB)的发热,探究了不同PCB负载功率... 本文研究了半导体制冷技术在基于硅光电倍增管(silicon photomultiplior,SiPM)读出的伽马射线探测器中的应用,通过实验验证了其降温效果及对能量分辨率的提升。首先,通过电热膜模拟SiPM和印制电路板(PCB)的发热,探究了不同PCB负载功率和制冷功率下的SiPM温度、温度均匀性及降温幅度。实验结果表明无负载功率的PCB在制冷功率为90W时制冷效果和温度均匀性综合表现最佳。最终采用半导体制冷技术成功将SiPM表面温度降至约-29℃,表面温度极差控制在±1℃以内,伽马射线探测器的能量分辨率从3.78%提升至3.24%。本研究验证了伽马射线探测器在结合半导体制冷技术下提高能量分辨率的可行性,为基于SiPM读出的伽马射线探测器设计以及参数选择提供了参考。 展开更多
关键词 SIPM 半导体制冷 伽马射线探测器
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宽禁带半导体X射线探测器研究进展
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作者 吴璇 高润龙 +3 位作者 刘志宇 钟向丽 刘林月 欧阳晓平 《发光学报》 北大核心 2025年第5期794-812,共19页
高性能半导体X射线探测器应具备低检测限、低暗电流、高灵敏度、快速响应、强抗辐照性能等特点。碳化硅、氮化镓、金刚石、氧化镓和氧化锌等宽禁带半导体因具有宽禁带宽度、高电子迁移率、高击穿场强、高饱和载流子漂移速度、大离位能... 高性能半导体X射线探测器应具备低检测限、低暗电流、高灵敏度、快速响应、强抗辐照性能等特点。碳化硅、氮化镓、金刚石、氧化镓和氧化锌等宽禁带半导体因具有宽禁带宽度、高电子迁移率、高击穿场强、高饱和载流子漂移速度、大离位能等特性,在X射线探测中展现出优异性能,符合高性能半导体X射线探测器的特点要求,成为极具前景的X射线探测器。本文介绍了碳化硅、氮化镓、金刚石、氧化镓和氧化锌等宽禁带半导体材料特性、制备技术和X射线探测器研究的最新进展,为医学成像、工业检测和太空探索等未来研究方向和潜在应用提供了参考。 展开更多
关键词 宽禁带 半导体 X射线探测器 碳化硅 氮化镓 金刚石
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直接型卤素钙钛矿X射线探测器结构设计研究进展 被引量:2
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作者 韩继光 柴英俊 李晓明 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期25-43,共19页
X射线探测技术在医疗诊断、安防检测和科学研究等领域有着广泛的应用,直接型X射线探测器拥有更高的理论探测效率、空间和能量分辨率,受到了国内外的广泛关注。钙钛矿材料因其X射线衰减系数大、体电阻率高、光学带隙合适以及易大面积制... X射线探测技术在医疗诊断、安防检测和科学研究等领域有着广泛的应用,直接型X射线探测器拥有更高的理论探测效率、空间和能量分辨率,受到了国内外的广泛关注。钙钛矿材料因其X射线衰减系数大、体电阻率高、光学带隙合适以及易大面积制造等优势,成为直接型X射线探测器的理想材料。随着对探测性能的需求的不断提高,合理的器件结构设计显得尤为重要。本文从电极工程和能带工程两个方面出发,综述了有关直接型钙钛矿X射线探测器器件结构设计的最新进展。最后,我们对这些研究进展进行了总结,并对未来的发展进行了展望。我们希望这篇综述能为研究者们提供参考和启发。 展开更多
关键词 钙钛矿X射线探测器 器件结构 电极工程 能带工程 异质结
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闪烁晶体几何形状、表面处理和单双面读出对伽马射线探测器光收集的影响
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作者 郭飞燕 屈国普 +3 位作者 孙希磊 封佩宜 王承二 齐晓晖 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2024年第4期631-640,共10页
能量分辨率是闪烁体探测器的一个重要性能指标,特别是对于伽马能谱仪等伽马射线探测和识别领域。光收集是影响闪烁体探测器能量分辨率的一个重要因素,本工作利用Geant4工具包对闪烁体探测器中的光子传输进行了模拟,模拟了CsI(Na)晶体形... 能量分辨率是闪烁体探测器的一个重要性能指标,特别是对于伽马能谱仪等伽马射线探测和识别领域。光收集是影响闪烁体探测器能量分辨率的一个重要因素,本工作利用Geant4工具包对闪烁体探测器中的光子传输进行了模拟,模拟了CsI(Na)晶体形状、表面处理和探测器的读出方式等对伽马射线探测器的光收集效率和光收集均匀性的影响。模拟结果表明,通过对圆柱、圆台、长方体和正方体等晶体形状的结果进行对比,圆台具有较高光收集效率和光收集均匀性;晶体表面研磨后具有更好的光收集特性;双面读出方式比单面读出方式的光收集性更高,能够提高10%~20%。为验证该模型的可靠性,搭建了实验平台进行实验验证工作,实验结果与蒙特卡罗模拟结果在2%范围内一致,该研究工作为优化伽马射线探测器以提高能量分辨率提供了关键设计依据。 展开更多
关键词 能量分辨率 闪烁晶体 Γ射线探测器 光收集效率 光收集均匀性 MC模拟
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神舟二号飞船搭载的超软X射线探测器和γ射线探测器初步观测结果 被引量:3
5
作者 张南 唐和森 常进 《天文学报》 CSCD 北大核心 2001年第4期351-356,共6页
The preliminary observing achievements of the Super Soft X ray Detector and the γ ray Detector in the fields of cosmicγ ray burst, solar X ray burst and cosmic X ray /γ ray background radiation are summarized. The ... The preliminary observing achievements of the Super Soft X ray Detector and the γ ray Detector in the fields of cosmicγ ray burst, solar X ray burst and cosmic X ray /γ ray background radiation are summarized. The detectors are onboard Shenzhou 2 which was launched on Jan.10, 2001. The scientific missions and the general situation of the instruments are briefly described. 展开更多
关键词 超软X射线探测器 Γ射线探测器 Γ暴 太阳X射线 太阳耀斑
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用Si光电二极管标定软X射线探测器 被引量:13
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作者 曹继红 尼启良 陈波 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2004年第1期118-121,共4页
为了实现软X射线波段光源相对光谱分布的测量,引进了一种利用新型软X射线波段传递标准探测器—Si光电二极管对软X射线探测器进行标定。标定了软X射线波段光谱测量实验中常用的探测器—通道电子倍增器在放大电压为1.3kV时的量子效率,并... 为了实现软X射线波段光源相对光谱分布的测量,引进了一种利用新型软X射线波段传递标准探测器—Si光电二极管对软X射线探测器进行标定。标定了软X射线波段光谱测量实验中常用的探测器—通道电子倍增器在放大电压为1.3kV时的量子效率,并对实验结果进行了分析,得出在8~30nm波段内探测器标定误差为5.7%~8.9%。 展开更多
关键词 X射线探测器 软X射线 硅光电二极管 标定 量子效率 光谱分布测量
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可微调非粘结光锥阵列耦合数字X射线探测器 被引量:4
7
作者 赵志刚 王茹 +3 位作者 雷耀虎 郭金川 杨勤劳 牛憨笨 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期51-56,共6页
光锥阵列耦合数字X射线探测器是获得大面积高分辨率数字X射线成像的重要途径,但目前通常采用粘结固定的方式实现光锥阵列各小端面与对应图像传感器芯片之间的耦合.为克服粘结耦合方式的不足,设计并实现了一种可微调的非粘结2×2光... 光锥阵列耦合数字X射线探测器是获得大面积高分辨率数字X射线成像的重要途径,但目前通常采用粘结固定的方式实现光锥阵列各小端面与对应图像传感器芯片之间的耦合.为克服粘结耦合方式的不足,设计并实现了一种可微调的非粘结2×2光锥阵列耦合数字X射线探测器.该方案能够在调节空间受光锥阵列结构和硬件电路板尺寸限制,特别是竖直方向板间距离仅40mm的情况下,通过独特设计的水平和竖直调节机构在同一个调节层上对四块数据采集板分别进行多维度调节.利用四块数据采集板与数据传输板相互分立的特点,设计了基于ARM+4FPGA的嵌入式以太网多CMOS芯片传输数据采集系统,所实现的X射线探测器成像面积达100mm×100mm,能够完成可微调的非粘结耦合和多CMOS芯片的图像数据采集. 展开更多
关键词 X射线探测器 光锥阵列 耦合 X射线成像 调节机构 数据采集 数据传输
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PIN光敏二极管X射线探测器的性能与应用研究 被引量:6
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作者 卢杰 邓景康 +3 位作者 宁传刚 尚仁成 郑晓超 王延峰 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2002年第1期20-23,共4页
介绍了 PIN型光敏二极管和电荷灵敏前放组成的 X射线探测器的性能和测量结果 ,并与Cd Zn Te探测器的能谱测量结果进行了比较 ,还研究了温度对光敏二极管能量分辨率的影响。2 5℃时 ,光敏二极管探测器对2 4 1Am的 5 9.5 ke V峰的能量分... 介绍了 PIN型光敏二极管和电荷灵敏前放组成的 X射线探测器的性能和测量结果 ,并与Cd Zn Te探测器的能谱测量结果进行了比较 ,还研究了温度对光敏二极管能量分辨率的影响。2 5℃时 ,光敏二极管探测器对2 4 1Am的 5 9.5 ke V峰的能量分辨率为 7.6 % ,冷却到 0℃后达到 4 .7%。 展开更多
关键词 PIN光敏二极管 X射线探测器 性能 应用 结构 探测技术
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资源一号卫星星内粒子探测器与神舟二号X射线探测器对高能电子探测的比较分析 被引量:8
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作者 邹鸿 肖佐 +12 位作者 邹积清 仲维英 郝永强 张东和 马宇倩 王焕玉 徐玉朋 张承模 汪锦州 唐仕奎 梁晓华 徐霁舒 吴中祥 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期562-570,共9页
利用资源一号卫星和神舟二号留轨舱上搭载的高能粒子探测设备对 2 0 0 1年 2~ 6月同一时段内的资料进行了对比分析 .神舟二号飞船X射线探测器的观测结果反映的空间高能电子的分布 ,表明在 4 0 0km的较低高度上 ,地理纬度 4 0°附... 利用资源一号卫星和神舟二号留轨舱上搭载的高能粒子探测设备对 2 0 0 1年 2~ 6月同一时段内的资料进行了对比分析 .神舟二号飞船X射线探测器的观测结果反映的空间高能电子的分布 ,表明在 4 0 0km的较低高度上 ,地理纬度 4 0°附近以及SAA地区也可以观测到数百keV的高能电子 .资源一号卫星的探测结果显示了在 80 0km高度附近 ,同一时段内若干兆电子伏特的高能电子的全球分布 .后者出现的最低地理纬度和相应的经度位置则和前者是一致的 ,说明两个高度上高能粒子的分布仍然都受地磁场控制 ,粒子主要来源于地球辐射带 .资源一号卫星高能粒子探测器的能挡与神舟二号飞船X射线探测器的能挡不同 ,彼此可以较好地补充 .但由于神舟二号轨道倾角较低 ,全面的对比也受到一定的局限 ,在进一步深入分析现有资料的同时 。 展开更多
关键词 空间高能粒子 星内粒子探测器X射线探测器地球辐射带
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FY-2C卫星太阳X射线探测器性能定标 被引量:8
10
作者 孔令高 王世金 +1 位作者 林华安 韦飞 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第5期370-376,共7页
通过具体的实验对FY-2C太阳X射线探测器进行了详细的定标.太阳X射线探测器的传感器采用充Ar气的正比计数器.主要探测能量大于4 keV的太阳X射线流量.在坪特性、效率、正比性、能道划分、能量分辨率和时间分辨率等6个方面详细介绍了定... 通过具体的实验对FY-2C太阳X射线探测器进行了详细的定标.太阳X射线探测器的传感器采用充Ar气的正比计数器.主要探测能量大于4 keV的太阳X射线流量.在坪特性、效率、正比性、能道划分、能量分辨率和时间分辨率等6个方面详细介绍了定标的方法及结果.定标结果表明, FY-2C卫星的太阳X射线探测器在各个方面都具有很好的性能.最后对FY-2C的在轨探测数据与GOES卫星进行了比较.GOES卫星的太阳X射线传感器采用电离室.FY-2C的探测结果与GOES的探测结果非常吻合.结果表明, FY-2C太阳X射线探测器可以很好地监测太阳X射线的流量变化,为空间环境监测提供有效的服务. 展开更多
关键词 定标 太阳X射线探测器
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CVD金刚石膜X射线探测器的研制及性能研究 被引量:4
11
作者 刘健敏 夏义本 +3 位作者 王林军 张明龙 苏青峰 史伟民 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2006年第5期669-672,共4页
金刚石以其独特的性能成为辐射探测器的理想材料。采用HFCVD方法制备了高质量、(100)取向的CVD金刚石膜,在此基础上研制出X射线探测器。使用55Fe 5.9keV X射线研究了CVD金刚石膜探测器的光电流和电荷收集效率。结果表明,探测器在偏压加... 金刚石以其独特的性能成为辐射探测器的理想材料。采用HFCVD方法制备了高质量、(100)取向的CVD金刚石膜,在此基础上研制出X射线探测器。使用55Fe 5.9keV X射线研究了CVD金刚石膜探测器的光电流和电荷收集效率。结果表明,探测器在偏压加到100V还具有好的欧姆接触;电场为50kV.cm-1时的暗电流与光电流分别为16.3和16.8nA;电荷收集效率η为45.1%,对应的电荷收集距离δ(CCD)为9.0μm。 展开更多
关键词 CVD金刚石膜 X射线探测器 光电流 电荷收集效率
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基于脉冲星导航系统的X射线探测器 被引量:3
12
作者 宋凝芳 张俊敏 +2 位作者 郑伊茜 金靖 潘雄 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2008年第6期682-686,共5页
X射线脉冲星导航中脉冲到达时间(TOA)是脉冲星导航系统中基本的测量量,其测量精度直接影响导航定位的精度。国内外对用于X射线脉冲星导航的探测器研究还处于探索阶段。通过比较不同类型探测器的特性,根据导航定位精度对探测器各项性能... X射线脉冲星导航中脉冲到达时间(TOA)是脉冲星导航系统中基本的测量量,其测量精度直接影响导航定位的精度。国内外对用于X射线脉冲星导航的探测器研究还处于探索阶段。通过比较不同类型探测器的特性,根据导航定位精度对探测器各项性能指标的要求,提出一种X射线探测器系统设计方案,为用于脉冲星导航的X射线探测器的研制提供一种参考。本方案用CCD作为探测器主体,整个探测器由光学结构、CCD及电子学系统组成。 展开更多
关键词 X射线脉冲星 自主导航 脉冲星导航 X射线探测器
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γ射线探测器在宽能区光峰效率精密刻度进展 被引量:4
13
作者 袁观俊 魏涛 郭兰英 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 2003年第4期302-305,共4页
介绍了γ射线探测器的光电峰(FEP)效率刻度在近年来的进展;着重评述了高纯锗探测器在高能区(2.7~10.0MeV)进行效率刻度的有效方法。
关键词 Γ射线探测器 光电峰 FEP 效率 精密刻度 快中子 裂变 宽能区
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GaN基PIN结构X射线探测器 被引量:4
14
作者 付凯 于国浩 陆敏 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期720-723,共4页
使用GaN基材料制备了PIN结构核辐射探测器,研究了探测器对X射线响应的多方面性能。在没有X射线照射时,探测器具有很小的漏电流,在-10 V时小于0.1 nA。对探测器的X射线的响应时间特性进行了分析和模拟,给出了很好的物理机制解释。研究了... 使用GaN基材料制备了PIN结构核辐射探测器,研究了探测器对X射线响应的多方面性能。在没有X射线照射时,探测器具有很小的漏电流,在-10 V时小于0.1 nA。对探测器的X射线的响应时间特性进行了分析和模拟,给出了很好的物理机制解释。研究了信噪比随外加偏压的变化,并得到了最佳信噪比对应的工作电压为-20 V。 展开更多
关键词 GAN X射线探测器 信噪比 时间响应
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快响应化学气相沉积金刚石软X射线探测器的研制 被引量:2
15
作者 李芳 侯立飞 +2 位作者 苏春晓 杨国洪 刘慎业 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1404-1406,共3页
利用高品质化学气相沉积(CVD)金刚石,采用微带线结构研制了CVD金刚石软X射线探测器。利用脉宽为10 ps的激光器进行了探测器响应时间的测量,获得半宽度为115 ps的信号,经过计算得到CVD金刚石探测器的上升时间为49 ps。在激光原型装置实验... 利用高品质化学气相沉积(CVD)金刚石,采用微带线结构研制了CVD金刚石软X射线探测器。利用脉宽为10 ps的激光器进行了探测器响应时间的测量,获得半宽度为115 ps的信号,经过计算得到CVD金刚石探测器的上升时间为49 ps。在激光原型装置实验中,通过与软X射线能谱仪测量结果的相互比对,证实所研制的CVD金刚石探测器是一种响应时间快、信噪比高、性能可靠的软X射线探测器。 展开更多
关键词 ICF 化学气相沉积金刚石 软X射线探测器 响应时间 上升时间
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基于光锥的X射线探测器耦合方法 被引量:3
16
作者 韩跃平 李瑞红 韩焱 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2015年第3期15-19,共5页
针对传统的纤维光锥耦合式X射线探测器存在"多余"的耦合界面层会造成光通量损失,降低探测器的空间分辨率等问题,提出了基于电荷耦合器件(CCD)的光锥直接耦合方法。该方法采用带有高增益微通道板的图像增强器实现前置放大,像... 针对传统的纤维光锥耦合式X射线探测器存在"多余"的耦合界面层会造成光通量损失,降低探测器的空间分辨率等问题,提出了基于电荷耦合器件(CCD)的光锥直接耦合方法。该方法采用带有高增益微通道板的图像增强器实现前置放大,像增强器通过纤维光锥直接与CCD的光敏面耦合,既作为光学转换器件,也起到放大作用。实验表明:这种耦合方法减少了光损失,空间分辨率提高一倍以上。 展开更多
关键词 X射线探测器 纤维光锥 耦合方法 高分辨率
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小型化快响应软X射线探测器研究 被引量:1
17
作者 王占平 唐小宏 +4 位作者 易荣清 高椿明 周鹰 杨立峰 王亚非 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期578-580,633,共4页
研制了用于探测脉宽为亚纳秒级软X射线脉冲的小型化X射线探测器,对该类结构的X射线探测器的响应时间参数进行了理论分析与计算。根据理论分析与计算结果,采用基于有限元法的电磁场仿真软件HFSS10.0对该探测器的探测二极管进行了电磁场... 研制了用于探测脉宽为亚纳秒级软X射线脉冲的小型化X射线探测器,对该类结构的X射线探测器的响应时间参数进行了理论分析与计算。根据理论分析与计算结果,采用基于有限元法的电磁场仿真软件HFSS10.0对该探测器的探测二极管进行了电磁场建模与仿真,并根据传输线理论对传输超宽带信号的同轴输出通路进行了优化设计,采用超薄高介电强度薄膜构成大存储电容的新方式,解决了设计该类高速探测器中存在的大存储电容与耐高压的技术难题。在"神光Ⅲ原型激光装置"上对该探测器进行了实验考核。实验结果表明,探测器的响应时间可达51ps。此外,还对设计该类高速响应探测器时某些物理学方面的考虑进行了讨论。 展开更多
关键词 有限元法 HFSS 响应时间 软X射线探测器 超宽带
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利用普通视频CCD作为紫外激光和软X射线探测器的研究 被引量:1
18
作者 马景龙 马维义 +4 位作者 周创志 胡风明 龚堃 单玉生 王乃彦 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期185-188,共4页
 介绍了利用价格便宜的普通视频CCD来获取紫外激光和软X射线图像的方法和应用结果,以代替价格昂贵的紫外CCD、使用不方便的X光胶片或者昂贵的X光CCD,其关键点是:(1)去除CCD相机的自动增益校正;(2)将相机的校正系数γ值设置为1;(3)去除...  介绍了利用价格便宜的普通视频CCD来获取紫外激光和软X射线图像的方法和应用结果,以代替价格昂贵的紫外CCD、使用不方便的X光胶片或者昂贵的X光CCD,其关键点是:(1)去除CCD相机的自动增益校正;(2)将相机的校正系数γ值设置为1;(3)去除CCD相机前面的保护窗。作为一种简易的装置,可以用于紫外激光测量及激光与等离子体相互作用研究。结果表明,采用改造后的普通视频CCD测量紫外激光光斑,准确可靠,其灵敏度比科学级紫外CCD的低一个量级,它还可以测量软X射线的二维分布,作为X光针孔相机使用非常方便。 展开更多
关键词 CCD 紫外激光 软X射线探测器 等离子体 相互作用
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空间硬X射线探测器的本底抑制 被引量:2
19
作者 马涛 常进 杭桓荣 《天文学报》 CSCD 北大核心 2003年第2期215-221,共7页
空间硬X射线探测器的本底是影响其性能的关键因素,其成分比较复杂。讨论本底抑制的几种方法,并对常用的几种屏蔽材料通过实验和计算进行比较,给出实验了结果。
关键词 空间硬X射线探测器 本底抑制 航天器 屏蔽材料
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微结构对CVD金刚石X射线探测器电性能的影响 被引量:3
20
作者 王林军 夏义本 居建华 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2002年第z1期11-14,共4页
制备了结构为Au/金刚石膜/Si/Al的光导型X射线探测器,研究了金刚石膜微观结构对器件暗电流-电压特性、电流温度特性以及在稳态X射线辐照下响应特性的影响.研究表明,采用[001]结构金刚石膜制备的器件具有较大的暗电流和X... 制备了结构为Au/金刚石膜/Si/Al的光导型X射线探测器,研究了金刚石膜微观结构对器件暗电流-电压特性、电流温度特性以及在稳态X射线辐照下响应特性的影响.研究表明,采用[001]结构金刚石膜制备的器件具有较大的暗电流和X射线响应.在高于500K的温度区域内,随着温度的上升,器件暗电流以指数式上升,这可能与Si占据金刚石格点产生1.68eV的激活能有关. 展开更多
关键词 X射线探测器 电学性能 CVD金刚石膜.
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