深圳先进院X射线探测器研究获得新突破
- 来源：化工仪器网
- 2022/5/12 10:33:09
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近日，中国科学院深圳先进技术研究院先进材料科学与工程研究所研究团队陈工研制出一种基于铜铟镓硒(CIGS)薄膜光电器件与GOS闪烁体相结合的间接型X射线探测器，同时具有高灵敏度和能量分辨能力。相关研究成果发表在Journal of Power Sources。
X射线具有较强的穿透能力，并且密度可以影响物体对X射线能量的吸收，因此X射线成像成为检测材料内部的结构信息的重要手段，广泛应用于医疗检测与工业无损检测中。对于射线成像系统来说，X射线探测器是决定系统成像质量的关键。
根据光电转化过程的不同，X射线探测器可以分为间接型和直接型探测器。间接型X射线探测器通过闪烁体材料吸收X射线并转化为荧光信号，之后通过光电二极管将荧光信号转化为电信号。与直接型X射线探测器，间接型X射线探测器造价便宜、性能稳定且响应速度快，适用于动态扫描检测诊断，但在高灵敏度和高空间分辨率不可兼得。
为改进间接型X射线探测器，研究团队从提高辐射探测器的探测率和获得能量分辨这两个角度出发，在材料和器件结构两个方面进行了创新，开发了一种基于CIGS光电转换层的新型能量分辨 X 射线探测器。
在提高探测率方面，团队系统研究了Ga含量对CIGS薄膜探测器的暗电流调控并获得了最优的组分设计，进一步结合表面态硫化处理和引入超薄Al2O3层作为pn结界面电荷阻挡层，成功将器件的探测率从6×1013 Jones升高至2.3×1014 Jones。在此基础上制备的X射线探测器，探测灵敏度达到8 μCGyair-1cm-2，响应时间为0.23-0.28 ms。
在获得能量分辨能力方面，团队提出了新的3D结构X射线探测器的几何构型，该结构不仅可以利用X射线在穿透深度上的空间分辨获得能量分布信息，还可以使闪烁体的可见光荧光信号传播方向与X射线传播方向垂直。从而使间接型X射线探测器在在高灵敏度的同时还能实现高空间分辨率。
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