辐射检测器的准直器制造技术

本公开的实施例涉及辐射检测器的准直器。根据另一示例实施例，提供了用于保护半导体辐射检测器组件的部件免受过量辐射的准直器(120)，准直器(120)包括：限定穿过其的开口的第一板(120a)，第一板(120a)由第一材料制成；各自限定穿过其的开口的零个或多个中间板(120b)，每个中间板(120b)由原子量高于第一材料的相应第二材料制成；限定穿过其的开口的第三板(120c)，第三板(120c)由原子量高于第二材料的第三材料制成，零个或多个中间板(120b)布置在第一板(120a)与第三板(120c)之间以形成板堆叠，使得上述堆叠中的板(120a，120b，120c)的相应原子量从第一板(120a)朝着第三板(120c)增加，穿过上述堆叠中的板(120a，120b，120c)的相应开口相对于彼此基本居中。120c)的相应开口相对于彼此基本居中。120c)的相应开口相对于彼此基本居中。

【技术实现步骤摘要】
辐射检测器的准直器


[0001]本专利技术涉及可用于诸如硅漂移检测器(SDD)等半导体辐射检测器的准直器。

技术介绍

[0002]半导体辐射检测器可以例如在分析仪设备、光谱仪或电子显微镜中用作检测辐射(电离辐射或非电离辐射)(诸如伽马射线、X射线、紫外线(UV)辐射、可见辐射或带电粒子辐射)的部件。半导体辐射检测器通常用于输出描述检测到的辐射水平的电输出信号。在下文中，我们将来自半导体辐射检测器的电输出信号称为测量信号。
[0003]辐射检测器的非限制性示例是半导体漂移检测器(SDD)。图1示意性地示出了具有部分剖面图的圆形SDD 100，该圆形SDD 100具有布置在半导体块101的前表面上的一组同心环形场电极102，使得场电极102环绕集电极103，该集电极103布置在环形场电极102的公共中心点处或附近并且因此布置在该前表面的中心处或附近。场电极102进一步被一组环形保护电极104环绕。图1的图示进一步描绘了嵌入半导体块101的后表面(即，与半导体块101的前表面相对的表面)上的保护电极104'和入口窗口电极106'。同样，应当注意，圆形SDD设计以及图1的示例中应用的环形电极102、104、104'是一个非限制性示例，并且可以改为应用具有不同于圆形的形状的半导体块和/或具有不同于环形的形状的电极102、104、104'。
[0004]在SDD 100中，该组场电极102被布置为在半导体块101内部产生电场，其中电场驱动由于入射辐射到集电极103而在半导体块101中生成的信号电荷(例如，电子)。通常，SDD 100用于经由半导体块101的后表面接收辐射，该后表面与图1的示意图中面朝上的前表面相对。描述由SDD 100检测到的辐射水平的测量信号可以从集电极103读出。为了在半导体块101中产生电场，每个场电极102被设置为相应电势，使得电势的大小(以及因此与集电极103的电势的差)随着距集电极103的距离的增加而增加，而保护电极104、104'可以被设置为相应电势，使得电势的大小(以及因此与集电极103的电势的差)随着距集电极103的距离的增加而减小，以便产生钝化半导体块101靠近半导体块101的侧表面(例如，周界)的部分的电场，例如以避免来自半导体块101的漏电流。
[0005]半导体辐射检测器的另一示例是PIN二极管，该PIN二极管包括嵌入半导体块的前表面上的集电极和嵌入半导体块的后表面上的背面场电极。背面场电极可以被施加以在半导体块内产生耗尽的体积，以驱动由于入射辐射到集电极而在半导体块中生成的信号电荷(例如，电子)。
[0006]对于实际应用，诸如SDD 100或PIN二极管等半导体辐射检测器通常被提供为检测器头的一部分，其中半导体辐射检测器被安装在衬底上，该衬底提供电连接以将在半导体辐射检测器中生成的测量信号提供给辐射检测设备。此外，为了确保不受干扰的测量，检测器头可以布置在气密包围件内，在气密包围件中，入射辐射能够经由辐射窗口进入包围件并且与半导体辐射检测器的后表面相遇。为了避免由于高能辐射通过辐射窗口进入包围件(诸如高光谱背景或慢信号脉冲)而可能产生的有害影响，检测器头通常设置有准直器，该
准直器布置在半导体辐射检测器与辐射窗口之间，使得其允许入射辐射仅与半导体辐射检测器的后表面的预定义部分相遇，同时防止入射辐射进入包围件内的半导体辐射检测器的其他部分和/或检测器头的其他部件。例如，准直器可以被提供为由能够吸收高能辐射的材料制成的环形板，其中板被布置在半导体辐射检测器的后表面之上，使得入射辐射能够与半导体辐射检测器的后表面的中央部分中的预定义区域相遇，同时基本上保护检测器头的其他部分免于入射辐射。
[0007]有利地，准直器涉及多层结构，以确保也吸收在准直器内引起的荧光，如果测量信号在半导体辐射检测器的后表面上被接收到，则这将有将噪声峰值引入测量信号中的风险，从而可能导致误导性的测量结果和/或损害的测量性能。在这点上，准直器可以被认为包括布置在半导体辐射检测器的后表面上的层堆叠，使得层的原子量(或原子质量)从最靠近半导体辐射检测器的层朝着最靠近辐射窗口的层增加。因此多层结构的最外层吸收通过辐射窗口进入包围件的高能辐射，而在其中接收的高能辐射引起来自最外层的相应荧光，其再次被多层结构的下一层吸收，从而进一步朝着堆叠中的下一层生成相应荧光，以此类推。通过适当层数的适当选择的材料，入射的高能辐射一步一步地减少为足够低的能量的荧光，该荧光基本上不会干扰使用半导体辐射检测器进行的测量。
[0008]这样的多层结构的层的相应厚度通常在50至200微米(μm)的范围内。用于生成这样的厚度的层的广泛应用的方法涉及使用诸如物理气相沉积(PVD)或电镀等沉积技术将该结构的层一个接一个地引入SDD 100的后表面之上。虽然诸如PVD和电镀等沉积技术基本上允许以纳米精度控制层的厚度，但是当制备这种厚度的层时，这些技术通常不能提供具有真正均匀厚度的层，同时它们还提供用于产生这样的层的相对耗时和昂贵的手段。因此，沉积技术的应用可能导致多层准直器具有不同于预期的辐射吸收特性，这可能导致使用检测头进行的测量的准确性和/或可靠性受损，同时通常还导致制造过程在所涉及的时间和/或成本方面可能不可行。

技术实现思路

[0009]因此，本专利技术的目的是提供一种准直器，该准直器用于通过以空间均匀的方式将高能辐射吸收到期望的程度来保护辐射检测器组件的部件免受高能辐射，而本专利技术的另外的目的包括提供一种包括这样的准直器的辐射检测器组件，该准直器用于保护检测器组件的部件免受高能辐射，和/或本专利技术的另外的目的包括提供一种用于制造这样的准直器和/或这样的辐射检测器组件的方法。
[0010]根据示例实施例，提供了一种用于构造准直器的方法，该准直器用于保护半导体辐射检测器组件的部件免受过量辐射，该方法包括：制备第一板，第一板限定穿过其的开口，其中第一板由第一材料制成；制备零个或多个中间板，零个或多个中间板各自限定穿过其的开口，其中每个中间板由原子量高于第一材料的相应第二材料制成；制备第三板，第三板限定穿过其的开口，其中第三板由原子量高于上述第二材料中的任何第二材料的第三材料制成；以及将零个或多个中间板布置在第一板与第三板之间以形成板堆叠，使得上述堆叠中的板的相应原子量从第一板朝着第三板增加，并且使得穿过上述堆叠中的板的相应开口相对于彼此基本上居中，从而形成准直器，该准直器提供穿过其的开口。
[0011]根据另一示例实施例，提供了一种用于保护半导体辐射检测器组件的部件免受过
量辐射的准直器，该准直器包括：限定穿过其的开口的第一板，其中第一板由第一材料制成；各自限定穿过其的开口的零个或多个中间板，其中每个中间板由原子量高于第一材料的相应第二材料制成；限定穿过其的开口的第三板，其中第三板由原子量高于第二材料的第三材料制成，其中零个或多个中间板布置在第一板与第三板之间以形成板堆叠，使得上述堆叠中的板的相应原子量从第一板朝着第三板增加，并且使得穿过上述堆叠中的板的相应开口相对于彼此基本上居中。
[001本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于构造准直器(120)的方法(200)，所述准直器(120)用于保护半导体辐射检测器组件的部件免受过量辐射，所述方法(200)包括：制备(202)第一板(120a)，所述第一板(120a)限定穿过所述第一板(120a)的开口，其中所述第一板(120a)由第一材料制成；制备(204)零个或多个中间板(120b)，所述零个或多个中间板(120b)各自限定穿过所述中间板(120b)的开口，其中每个中间板(120b)由原子量高于所述第一材料的相应第二材料制成；制备(206)第三板(120c)，所述第三板(120c)限定穿过所述第三板(120c)的开口，其中所述第三板(120c)由原子量高于所述第二材料中的任何第二材料的第三材料制成；以及将所述零个或多个中间板(120b)布置(208)在所述第一板(120a)与所述第三板(120c)之间以形成板堆叠，使得所述堆叠中的所述板(120a，120b，120c)的相应原子量从所述第一板(120a)朝着所述第三板(120c)增加，并且使得穿过所述堆叠中的所述板(120a，120b，120c)的相应开口相对于彼此基本上居中，从而形成所述准直器(120)，所述准直器(120)提供穿过所述准直器(120)的开口。2.根据权利要求1所述的方法(200)，其中穿过所述堆叠中的所述板(120a，120b，120c)的所述相应开口具有基本上相同的形状和尺寸。3.根据权利要求2所述的方法(200)，其中制备(202)所述第一板(120a)包括：将所述第一材料的片材加工成第一预备板，并且将所述第一预备板加工成针对所述第一板(120a)而限定的厚度，所述第一预备板限定穿过所述第一预备板的开口，制备(204)所述零个或多个中间板(120b)包括：对于每个中间板(120b)，将所述相应第二材料的片材加工成相应第二预备板，并且将所述相应第二预备板加工成针对相应中间板(120b)而限定的厚度，所述相应第二预备板限定穿过所述第二预备板的开口，制备(206)所述第三板(120c)包括：将所述第三材料的片材加工成第三预备板，并且将所述第三预备板加工成针对所述第三板(120c)而限定的厚度，所述第三预备板限定穿过所述第三预备板的开口。4.根据权利要求1所述的方法(200)，其中所述第一板(120a)包括在侧向方向上朝着所述第三板(120c)突出的第一边缘，使得所述第一边缘的第一侧限定穿过所述第一板(120a)的预定义形状和尺寸的开口，并且使得所述第一边缘的相对侧限定突起，每个中间板(120b)包括在所述侧向方向上朝着所述第三板(120c)突出的相应第二边缘，使得所述相应第二边缘的第一侧限定穿过相应中间板(120b)的、具有与设置在所述板堆叠中的相邻板(120a，120b)中的所述突起的形状和尺寸基本上匹配的形状和尺寸的所述开口，并且使得所述相应第二边缘的相对侧限定突起，并且穿过所述第三板(120c)的所述开口具有与设置在所述板堆叠中与所述第三板(120c)相邻的所述板(120a，120b)中的所述突起的形状和尺寸基本上匹配的形状和尺寸。5.根据权利要求4所述的方法(200)，其中所述第一板(120a)中的所述第一边缘的高度与所述第三板(120c)和布置在所述第一板(120a)与所述第三板(120c)之间的任何中间板(120b)的组合厚度基本上匹配，并且
每个中间板(120b)中的相应第二边缘的高度与所述第三板(120c)和布置在所述相应中间板(120b)与所述第三板(120c)之间的任何中间板(120b)的组合厚度基本上匹配。6.根据权利要求4所述的方法(200)，其中所述第一板(120a)中的所述第一边缘的宽度与所述第一板(120a)的厚度基本上相同，并且每个中间板(120b)中的相应第二边缘的相应宽度与所述相应中间板(120b)的厚度基本上相同。7.根据权利要求4所述的方法(200)，其中制备(202)所述第一板(120a)包括将：所述第一材料的片材加工成限定穿过第一预备板的所述开口的所述第一预备板，将所述开口的周界加工成基本上是针对所述第一板(120a)而限定的厚度和所述第一边缘的高度的总和的厚度，并且将所述第一预备板的剩余部分加工成针对所述第一板(120a)而限定的所述厚度，从而形成包括在所述侧向方向上突出的所述第一边缘的所述第一板(120a)，制备(204)所述零个或多个中间板(120b)包括：对于每个中间板(120b)，将所述相应第二材料的片材加工成限定穿过相应第二预备板的所述开口的所述相应第二预备板，将所述相应第二预备板中的所述开口的所述周界加工成基本上是针对所述相应中间板(120b)而限定的厚度和以在所述相应中间板(120b)中形成所述第二边缘的所述相应第二边缘的高度的总和的厚度并且将所述相应第二预备板的剩余部分加工成针对所述相应中间板(120b)而限定的所述厚度，制备(206)所述第三板(120c)包括：将所述第三材料的片材加工成限定穿过第三预备板的所述开口的...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：牛津仪器科技公司，
类型：发明
国别省市：