硅微 条探测器.ppt

文档介绍：硅微条探测器Silicon Strip Detector
祝成光
2004年3月15日星期一
, 这是任何气体探测器和闪烁探测器很难作到的。
硅微条探测器的特点
随着半导体技术的迅速发展,半导体粒子探测器也有了很大的发展。其中, 硅微条探测器SMD ( Silicon Micro strip Detector) 的发展和应用是非常突出的一个。
近十几年来, 世界各大高能物理实验室几乎都采用它作为顶点探测器:ATLA S 和CM S
作为探测粒子径迹的径迹室( tracker)。在核医学领域的CT 和其它数字化图像方面的应用研究, 也有了很多新的进展。
非常好的位置分辨率
这是硅微条探测器最突出的特点。它的位置分辨率是目前应用的各种探测器中最高的,目前可做到1. 4μm。
主要因为固体的密度比气体大100 倍左右, 带电粒子穿过探测器, 产生的电子2空穴对(e-h) 的密度非常高, 大约为110e-h/μm。
另外由于现代半导体技术工艺, 光刻技术及高集成度低噪声读出电子学的飞速发展, 每个读出条可对应一路读出电子学, 更有利于空间分辨率的提高。
很高的能量分辨率
半导体探测器的能量分辨率比气体探测器大约高一个数量级, 比闪烁计数器高得更多。
这是因为在硅半导体中电离产生一对电子2空穴对(e-h) 只需要3eV左右的能量, 而气体中产生一对离子对所需能量大约为30eV , 塑料闪烁探测器在光阴极上产生一个光电子需要的能量大约为300eV。带电粒子在硅半导体中的能量损失也很高, 在硅晶体中, 能量损失大约390eV/μm 。因此, 同样能量的带电粒子在半导体中产生的电子2空穴对数要比气体中产生的离子对高一个数量级以上。这样电荷数的相对统计涨落也比气体小很多。
很宽的线性范围
由于在一定能量范围内, 半导体的平均电离能与入射粒子的基本能量无关, 故半导体探测器具有很好的线性, 很宽的线性范围。
非常快的响应时间
在半导体探测器中, 由于采用微电子工艺的半导体探测器很薄, 它的电荷在很小的区域里收集, 响应时间非常快, 一般可达到5n s 左右。因此, 可以实现高计数率, 可超过108/cm2·s。
体积可做得很小
由于硅半导体密度大, 有一定的刚度, 它可以做得很薄并能自身支持, 典型的厚度是300μm 左右, 当带电粒子穿过时, 大约可产生3. 2×104 电子-空穴对。有的还可做得更薄, 整个探测器可以作得很小。
硅微条探测器的缺点
对辐射损伤比较灵敏, 如果受到强辐射其性能将变差。但各国科学家就此问题从技术上正在进行不断地改进提高。