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高靈敏度和高空間分辨率兼得 深圳先進(jìn)院X射線探測器研究獲進(jìn)展
2022年05月10日 16:26:51 來源：化工儀器網(wǎng) 作者：宋池 點(diǎn)擊量：4827

近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院先進(jìn)材料科學(xué)與工程研究所研究團(tuán)隊(duì)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。

　　【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院先進(jìn)材料科學(xué)與工程研究所研究團(tuán)隊(duì)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(qiáng)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(jià)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(jìn)間接型X射線探測器，研究團(tuán)隊(duì)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(jìn)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(tuán)隊(duì)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(jì)，進(jìn)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(dá)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(tuán)隊(duì)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(shí)現(xiàn)高空間分辨率。
 
　　（參考資料來源：中科院）
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