半導(dǎo)體探測器的信號處理方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及核輻射探測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及半導(dǎo)體探測器的信號處理方法及裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 碲鋅鎘（CdZnTe)探測器是近年發(fā)展起來的一種性能優(yōu)異的室溫半導(dǎo)體輻射探 測器。碲鋅鎘晶體具有電阻率高（約1〇ηΩcm)、原子序數(shù)大、禁帶寬度大（禁帶寬度從 1. 4eV~2. 26eV連續(xù)變化）的特點(diǎn)，所以制成的探測器漏電流小，在室溫下對X和γ射線的 能量分辨率好，能量探測范圍為10keV~4MeV，無極化現(xiàn)象，能夠應(yīng)用于天文、醫(yī)學(xué)、工業(yè)、 軍事、安檢等領(lǐng)域的各種探測器和譜儀。
[0003] 相對于其它半導(dǎo)體，CdZnTe比高純鍺（HPGe)禁帶寬、阻抗大、本征載流子濃度低， 在其兩端加上偏壓后暗電流小，是一種能在室溫下工作的半導(dǎo)體探測器。而相比于閃爍 體探測器，CdZnTe探測器有著高的能量分辨率，分辨率大大優(yōu)于碘化鈉（Nal)探測器，且 CdZnTe沒有極化效應(yīng)，探測信號直接轉(zhuǎn)換，易與前端電子學(xué)結(jié)合。采用CdZnTe制造的核輻 射探測器，體積小、便于攜帶、并可在室溫下工作。
[0004] 但是碲鋅鎘探測器因晶體中存在著一定的缺陷，影響著探測器的性能。從原理上 CdZnTe晶體載流子的μτ值較低在10 5數(shù)量級，并且電子和空穴的迀移速率存在著較大 的差別；晶體載流子的壽命較短，輸運(yùn)過程中電荷的俘獲，尤其是空穴俘獲嚴(yán)重。相對較小 的空穴漂移速度使得探測器在測量射線能譜時(shí)，會產(chǎn)生較長的低能尾現(xiàn)象，對計(jì)數(shù)率及能 譜的分辨率有一定的影響。從當(dāng)前碲鋅鎘的制作上，CdZnTe晶體具有生長的尺寸較小，晶 體不均勻，且存在結(jié)構(gòu)缺陷的特點(diǎn)。這種晶體上的不一致性，會導(dǎo)致碲鋅鎘譜儀中能譜的分 辨率降低，峰康比變小，影響低能元素譜峰的鑒別。
[0005] 正是由于載流子的俘獲、晶體的不均勻和缺陷導(dǎo)致CdZnTe探測器的輸出信號不 僅與沉積的能量有關(guān)，而且與射線作用的位置有關(guān)。造成能譜分辨率特性變差。目前，基于 單極性電荷靈敏特性設(shè)計(jì)的CdZnTe探測器主要包括：平行弗里希柵型（ParallelFrisch Grid)、共面弗里希概型（CoplanarFrischGrid)、半球形（Hemisphere)、帽型（CAPture)、 準(zhǔn)半球型（Quasi-hemisphere)和小像素型（Pixelated)等。由于受制于晶體的限制，探測 器的性能得不到進(jìn)一步的提高。尤其是針對于室溫下工作且具有高能量分辨率高探測效 率的場加強(qiáng)型碲鋅鎘半導(dǎo)體探測器，現(xiàn)有技術(shù)仍然缺乏有效方法克服探測器晶體的固有缺 陷，以進(jìn)一步提尚探測性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] (一）要解決的技術(shù)問題
[0007] 本發(fā)明提供半導(dǎo)體探測器的信號處理方法及裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中無法克服探 測器晶體的固有缺陷以提高探測性能的技術(shù)問題。
[0008](二）技術(shù)方案
[0009] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體探測器的信號處理方法，包括：
[0010] 獲取所述半導(dǎo)體探測器陽極信號和陰極信號時(shí)間差與陽極信號幅度之間的關(guān) 系；
[0011] 根據(jù)所述半導(dǎo)體探測器陽極信號和陰極信號時(shí)間差與陽極信號幅度之間的關(guān)系 得到最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間，所述最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間為陽極信號和陰極信號時(shí)間差大于50ns的區(qū)間；
[0012] 在半導(dǎo)體探測器數(shù)據(jù)采集時(shí)，根據(jù)所述最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間對所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選 和處理。
[0013] 進(jìn)一步地，
[0014] 所述獲取所述半導(dǎo)體探測器陽極信號和陰極信號時(shí)間差與陽極信號幅度之間的 關(guān)系包括：根據(jù)半導(dǎo)體探測器采集的數(shù)據(jù)得到同一事件在陽極信號和陰極信號峰位的時(shí)間 差，繪制多個(gè)信號的所述時(shí)間差與陽極信號幅度的二維圖；
[0015] 所述根據(jù)所述半導(dǎo)體探測器陽極信號和陰極信號時(shí)間差與陽極信號幅度之間的 關(guān)系得到最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間包括：對所述二維圖進(jìn)行分析，根據(jù)所述二維圖分布趨勢得到 最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間；
[0016] 所述根據(jù)所述最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間對所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和處理還包括：將陽極信 號利用預(yù)設(shè)系數(shù)進(jìn)行幅度歸一。
[0017] 本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體探測器的信號處理方法，包括：
[0018] 獲取所述半導(dǎo)體探測器陰極信號和陽極信號幅度比與陽極信號幅度之間的關(guān) 系；
[0019] 根據(jù)所述半導(dǎo)體探測器陰極信號和陽極信號幅度比與陽極信號幅度之間的關(guān)系 得到最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間，所述最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間為陰極信號和陽極信號幅度比值大于1. 1/ K的區(qū)間，所述幅度比與所述探測器陰極電路與陽極電路之間的增益比K有關(guān)；
[0020] 在半導(dǎo)體探測器數(shù)據(jù)采集時(shí)，根據(jù)所述最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間對所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選 和處理。
[0021] 進(jìn)一步地，
[0022] 所述獲取所述半導(dǎo)體探測器陰極信號和陽極信號幅度比與陽極信號幅度之間的 關(guān)系包括：根據(jù)半導(dǎo)體探測器采集的數(shù)據(jù)得到同一事件在陰極信號和陽極信號幅度以及它 們的比值，繪制所述比值與陽極信號幅度的二維圖；
[0023] 根據(jù)所述半導(dǎo)體探測器陰極信號和陽極信號幅度比與陽極信號幅度之間的關(guān)系 得到最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間包括：對所述二維圖進(jìn)行分析，根據(jù)所述二維圖分布趨勢得到最佳 數(shù)據(jù)篩選區(qū)間；
[0024] 所述根據(jù)所述最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間對所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和處理還包括：將陽極信 號利用預(yù)設(shè)系數(shù)進(jìn)行幅度歸一。
[0025] 本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體探測器的信號處理方法，包括：
[0026] 獲取場加強(qiáng)型半導(dǎo)體探測器場加強(qiáng)電極的信號分別與陰陽極信號的時(shí)間差和幅 度比的值，以及與陽極信號幅度之間的關(guān)系；
[0027] 根據(jù)所述場加強(qiáng)型半導(dǎo)體探測器場加強(qiáng)電極的信號分別與陰陽極信號的時(shí)間差 和幅度比的值，以及與陽極信號幅度之間的關(guān)系得到最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間；
[0028] 在場加強(qiáng)型半導(dǎo)體探測器數(shù)據(jù)采集時(shí)，根據(jù)所述最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間對所采集數(shù)據(jù) 進(jìn)行篩選和處理。
[0029] 本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體探測器的信號處理方法，包括：
[0030] 獲取場加強(qiáng)型半導(dǎo)體探測器陽極信號和陰極信號時(shí)間差與陽極信號幅度之間的 關(guān)系、陰極信號和陽極信號幅度比與陽極信號幅度之間的關(guān)系、場加強(qiáng)型半導(dǎo)體探測器場 加強(qiáng)電極的信號分別與陰陽極信號的時(shí)間差和幅度比的值，以及與陽極信號幅度之間的關(guān) 系中的至少兩項(xiàng)數(shù)據(jù)；
[0031] 根據(jù)所述場加強(qiáng)型半導(dǎo)體探測器陽極信號和陰極信號時(shí)間差與陽極信號幅度之 間的關(guān)系、陰極信號和陽極信號幅度比與陽極信號幅度之間的關(guān)系、場加強(qiáng)型半導(dǎo)體探測 器場加強(qiáng)電極的信號分別與陰陽極信號的時(shí)間差和幅度比的值，以及與陽極信號幅度之間 的關(guān)系中的至少兩項(xiàng)數(shù)據(jù)，得到最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間；
[0032] 在場加強(qiáng)型半導(dǎo)體探測器數(shù)據(jù)采集時(shí)，根據(jù)所述最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間對所采集數(shù)據(jù) 進(jìn)行篩選和處理。
[0033] 本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體探測器的信號處理裝置，包括：順序相連的第一獲取單元、 第一區(qū)間單元和第一篩選單元，其中：
[0034] 所述第一獲取單元用于獲取所述半導(dǎo)體探測器陽極信號和陰極信號時(shí)間差與陽 極信號幅度之間的關(guān)系；
[0035] 所述第一區(qū)間單元用于根據(jù)所述半導(dǎo)體探測器陽極信號和陰極信號時(shí)間差與陽 極信號幅度之間的關(guān)系得到最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間，所述最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間為陽極信號和陰極 信號時(shí)間差大于50ns的區(qū)間；
[0036] 所述第一篩選單元用于在半導(dǎo)體探測器數(shù)據(jù)采集時(shí)，根據(jù)所述最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間 對所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和處理。
[0037] 進(jìn)一步地，
[0038] 所述第一獲取單元還用于：根據(jù)半導(dǎo)體探測器采集的數(shù)據(jù)得到同一事件在陽極信 號和陰極信號峰位的時(shí)間差，繪制多個(gè)信號的所述時(shí)間差與陽極信號幅度的二維圖；
[0039] 所述第一區(qū)間單元還用于：對所述二維圖進(jìn)行分析，根據(jù)所述二維圖分布趨勢得 到最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間；
[0040] 所述第一篩選單元還用于：將陽極信號利用預(yù)設(shè)系數(shù)進(jìn)行幅度歸一。
[0041] 本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體探測器的信號處理裝置，包括：順序相連的第二獲取單 元、第二區(qū)間單元和第二篩選單元，其中：
[0042] 所述第二獲取單元用于獲取所述半導(dǎo)體探測