半导体探测器的信号处理方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供半导体探测器的信号处理方法和装置，包括：获取所述半导体探测器阳极信号和阴极信号时间差与阳极信号幅度之间的关系；根据所述半导体探测器阳极信号和阴极信号时间差与阳极信号幅度之间的关系得到最佳数据筛选区间，所述最佳数据筛选区间为阳极信号和阴极信号时间差大于50ns的区间；在半导体探测器数据采集时，根据所述最佳数据筛选区间对所采集数据进行筛选和处理。本发明专利技术更好地克服了探测器晶体的固有缺陷，降低了本底噪声的影响，进一步地提高了碲锌镉探测器在室温下的能量分辨率，改善了峰康比。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及核辐射探测
，尤其涉及半导体探测器的信号处理方法及装 置。
技术介绍
碲锌镉（CdZnTe)探测器是近年发展起来的一种性能优异的室温半导体辐射探 测器。碲锌镉晶体具有电阻率高（约1〇ηΩcm)、原子序数大、禁带宽度大（禁带宽度从 1. 4eV~2. 26eV连续变化）的特点，所以制成的探测器漏电流小，在室温下对X和γ射线的 能量分辨率好，能量探测范围为10keV~4MeV，无极化现象，能够应用于天文、医学、工业、 军事、安检等领域的各种探测器和谱仪。 相对于其它半导体，CdZnTe比高纯锗（HPGe)禁带宽、阻抗大、本征载流子浓度低， 在其两端加上偏压后暗电流小，是一种能在室温下工作的半导体探测器。而相比于闪烁 体探测器，CdZnTe探测器有着高的能量分辨率，分辨率大大优于碘化钠（Nal)探测器，且 CdZnTe没有极化效应，探测信号直接转换，易与前端电子学结合。采用CdZnTe制造的核辐 射探测器，体积小、便于携带、并可在室温下工作。 但是碲锌镉探测器因晶体中存在着一定的缺陷，影响着探测器的性能。从原理上 CdZnTe晶体载流子的μτ值较低在10 5数量级，并且电子和空穴的迀移速率存在着较大 的差别；晶体载流子的寿命较短，输运过程中电荷的俘获，尤其是空穴俘获严重。相对较小 的空穴漂移速度使得探测器在测量射线能谱时，会产生较长的低能尾现象，对计数率及能 谱的分辨率有一定的影响。从当前碲锌镉的制作上，CdZnTe晶体具有生长的尺寸较小，晶 体不均匀，且存在结构缺陷的特点。这种晶体上的不一致性，会导致碲锌镉谱仪中能谱的分 辨率降低，峰康比变小，影响低能元素谱峰的鉴别。 正是由于载流子的俘获、晶体的不均匀和缺陷导致CdZnTe探测器的输出信号不 仅与沉积的能量有关，而且与射线作用的位置有关。造成能谱分辨率特性变差。目前，基于 单极性电荷灵敏特性设计的CdZnTe探测器主要包括：平行弗里希栅型（ParallelFrisch Grid)、共面弗里希概型（CoplanarFrischGrid)、半球形（Hemisphere)、帽型（CAPture)、 准半球型（Quasi-hemisphere)和小像素型（Pixelated)等。由于受制于晶体的限制，探测 器的性能得不到进一步的提高。尤其是针对于室温下工作且具有高能量分辨率高探测效 率的场加强型碲锌镉半导体探测器，现有技术仍然缺乏有效方法克服探测器晶体的固有缺 陷，以进一步提尚探测性能。
技术实现思路
(一）要解决的技术问题 本专利技术提供半导体探测器的信号处理方法及装置，以解决现有技术中无法克服探 测器晶体的固有缺陷以提高探测性能的技术问题。(二）技术方案 为解决上述技术问题，本专利技术提供一种半导体探测器的信号处理方法，包括： 获取所述半导体探测器阳极信号和阴极信号时间差与阳极信号幅度之间的关 系； 根据所述半导体探测器阳极信号和阴极信号时间差与阳极信号幅度之间的关系 得到最佳数据筛选区间，所述最佳数据筛选区间为阳极信号和阴极信号时间差大于50ns的区间； 在半导体探测器数据采集时，根据所述最佳数据筛选区间对所采集数据进行筛选 和处理。 进一步地， 所述获取所述半导体探测器阳极信号和阴极信号时间差与阳极信号幅度之间的 关系包括：根据半导体探测器采集的数据得到同一事件在阳极信号和阴极信号峰位的时间 差，绘制多个信号的所述时间差与阳极信号幅度的二维图； 所述根据所述半导体探测器阳极信号和阴极信号时间差与阳极信号幅度之间的 关系得到最佳数据筛选区间包括：对所述二维图进行分析，根据所述二维图分布趋势得到 最佳数据筛选区间； 所述根据所述最佳数据筛选区间对所采集数据进行筛选和处理还包括：将阳极信 号利用预设系数进行幅度归一。 本专利技术还提供一种半导体探测器的信号处理方法，包括： 获取所述半导体探测器阴极信号和阳极信号幅度比与阳极信号幅度之间的关 系； 根据所述半导体探测器阴极信号和阳极信号幅度比与阳极信号幅度之间的关系 得到最佳数据筛选区间，所述最佳数据筛选区间为阴极信号和阳极信号幅度比值大于1. 1/ K的区间，所述幅度比与所述探测器阴极电路与阳极电路之间的增益比K有关； 在半导体探测器数据采集时，根据所述最佳数据筛选区间对所采集数据进行筛选 和处理。 进一步地， 所述获取所述半导体探测器阴极信号和阳极信号幅度比与阳极信号幅度之间的 关系包括：根据半导体探测器采集的数据得到同一事件在阴极信号和阳极信号幅度以及它 们的比值，绘制所述比值与阳极信号幅度的二维图； 根据所述半导体探测器阴极信号和阳极信号幅度比与阳极信号幅度之间的关系 得到最佳数据筛选区间包括：对所述二维图进行分析，根据所述二维图分布趋势得到最佳 数据筛选区间； 所述根据所述最佳数据筛选区间对所采集数据进行筛选和处理还包括：将阳极信 号利用预设系数进行幅度归一。 本专利技术还提供一种半导体探测器的信号处理方法，包括： 获取场加强型半导体探测器场加强电极的信号分别与阴阳极信号的时间差和幅 度比的值，以及与阳极信号幅度之间的关系； 根据所述场加强型半导体探测器场加强电极的信号分别与阴阳极信号的时间差 和幅度比的值，以及与阳极信号幅度之间的关系得到最佳数据筛选区间； 在场加强型半导体探测器数据采集时，根据所述最佳数据筛选区间对所采集数据 进行筛选和处理。 本专利技术还提供一种半导体探测器的信号处理方法，包括： 获取场加强型半导体探测器阳极信号和阴极信号时间差与阳极信号幅度之间的 关系、阴极信号和阳极信号幅度比与阳极信号幅度之间的关系、场加强型半导体探测器场 加强电极的信号分别与阴阳极信号的时间差和幅度比的值，以及与阳极信号幅度之间的关 系中的至少两项数据； 根据所述场加强型半导体探测器阳极信号和阴极信号时间差与阳极信号幅度之 间的关系、阴极信号和阳极信号幅度比与阳极信号幅度之间的关系、场加强型半导体探测 器场加强电极的信号分别与阴阳极信号的时间差和幅度比的值，以及与阳极信号幅度之间 的关系中的至少两项数据，得到最佳数据筛选区间； 在场加强型半导体探测器数据采集时，根据所述最佳数据筛选区间对所采集数据 进行筛选和处理。 本专利技术提供一种半导体探测器的信号处理装置，包括：顺序相连的第一获取单元、 第一区间单元和第一筛选单元，其中： 所述第一获取单元用于获取所述半导体探测器阳极信号和阴极信号时间差与阳 极信号幅度之间的关系； 所述第一区间单元用于根据所述半导体探测器阳极信号和阴极信号时间差与阳 极信号幅度之间的关系得到最佳数据筛选区间，所述最佳数据筛选区间为阳极信号和阴极 信号时间差大于50ns的区间； 所述第一筛选单元用于在半导体探测器数据采集时，根据所述最佳数据筛选区间 对所采集数据进行筛选和处理。 进一步地， 所述第一获取单元还用于：根据半导体探测器采集的数据得到同一事件在阳极信 号和阴极信号峰位的时间差，绘制多个信号的所述时间差与阳极信号幅度的二维图； 所述第一区间单元还用于：对所述二维图进行分析，根据所述二维图分布趋势得 到最佳数据筛选区间； 所述第一筛选单元还用于：将阳极信号利用预设系数进行幅度归一。 本专利技术还提供一种半导体探测器的信号处理装置，包括：顺序相连的第二获取单 元、第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体探测器的信号处理方法，其特征在于，包括：获取所述半导体探测器阳极信号和阴极信号时间差与阳极信号幅度之间的关系；根据所述半导体探测器阳极信号和阴极信号时间差与阳极信号幅度之间的关系得到最佳数据筛选区间，所述最佳数据筛选区间为阳极信号和阴极信号时间差大于50ns的区间；在半导体探测器数据采集时，根据所述最佳数据筛选区间对所采集数据进行筛选和处理。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：张岚，李玉兰，李元景，傅楗强，杜迎帅，张韡，马旭明，李军，
申请(专利权)人：清华大学，同方威视技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11