[发明专利]像素单元非均匀分布的厚硅像素探测器及制备方法

说明书

本发明涉及一种像素单元非均匀分布的厚硅像素探测器及制备方法。按其包括厚硅像素探测器本体，所述厚硅探测器本体包括用于对高能X射线探测的像素面以及用于接收高能X射线入射的入射探测面，其中，像素面包括若干呈阵列分布的像素单元，沿X射线的吸收路径上，像素面内位于的同一列像素单元配置成具有相同的饱和计数率，以使得经入射探测面入射的高能X射线沉积在同一列内任一像素单元的光子数相一致。本发明能实现对X射线高效的探测，像素单元采用非均匀大小设计，实现每个像素单元饱和计数率的一致，降低了后续读出电路的数量与探测成本，提高X射线探测的精度与可靠性。

技术领域

本发明涉及一种厚硅像素探测器及制备方法，尤其是一种像素单元非均匀分布的厚硅像素探测器及制备方法。

背景技术

高能X射线一般指能量30keV以上的X射线，例如，能量为30keV-200keV的X射线。在高能X射线的探测领域，X射线探测器负责将X射线转换为电学信号：电子空穴对，提供给后续的电子学系统进行测量和处理，获得X射线的位置、能量、时间等信息。目前，使用最广泛X射线检测器是基于半导体硅材料制成的，硅材料具有较低的成本、极高的工艺成熟度。但是硅材料的原子序数较低，采用传统的方案，无法实现高能X射线的高效率探测。

基于硅材料，目前提出采用厚硅技术，增加硅材料的吸收厚度以获得更高的探测效率。厚硅探测技术即是使用较厚的硅材料，在X射线吸收方向增加探测器的等效吸收厚度，以提高对高能X射线的探测效率。在吸收厚度方向，传统的厚硅探测器的像素依然是和常规平面像素检测器一样，像素大小一致。但实际上，X射线在硅材料中被吸收时，在X射线的吸收路径上，总是前面路径比后面路径吸收的X射线光子数多。

因此，在吸收路径上，如果像素的大小一致，那么每个像素上实际检测到的理论光子数将会不一致，导致每个像素在设计时的动态范围将会不一致，因此，必须按照最大的动态范围来设计，这就增加了后续读出电路等设计的难度，增加X射线探测的成本，降低X射线探测时的精度与可靠性。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种像素单元非均匀分布的厚硅像素探测器及制备方法，其能实现对X射线高效的探测，像素单元采用非均匀大小设计，实现每个像素单元饱和计数率的一致，降低了后续读出电路的数量与探测成本，提高X射线探测的精度与可靠性。

按照本发明提供的技术方案，所述像素单元非均匀分布的厚硅像素探测器，包括厚硅像素探测器本体，所述厚硅探测器本体包括用于对高能X射线探测的像素面以及用于接收高能X射线入射的入射探测面，其中，像素面包括若干呈阵列分布的像素单元，

沿X射线的吸收路径上，像素面内位于的同一列像素单元配置成具有相同的饱和计数率，以使得经入射探测面入射的高能X射线沉积在同一列内任一像素单元的光子数相一致。

沿X射线的吸收路径方向上，将位于同一列的像素单元相应长度配置成逐渐增大状态，以使得像素面内位于的同一列像素单元具有相同的饱和计数率；

同一列像素单元沿垂直X射线吸收路径方向的长度相一致。

在像素面上，相邻列像素单元间的距离相同。

所述厚硅像素探测器本体包括第一导电类型的厚硅衬底，利用所述厚硅衬底的正面形成像素面，利用所述厚硅衬底的一端面形成入射探测面；

所述像素单元包括制备于所述厚硅衬底正面的第二导电类型像素块以及与所述第二导电类型像素块欧姆接触的像素块电极；

位于同一列的第二导电类型像素块，所述第二导电类型像素块沿X射线的吸收路径方向的长度逐渐增大。

一种像素单元非均匀分布的厚硅像素探测器的制备方法，

确定对高能X射线探测时的探测性能指标，以根据所确定的探测性能指标确定像素单元在像素面上的阵列分布状态，并配置使得像素面内位于的同一列像素单元具有相同的饱和计数率；