本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供半導(dǎo)體探測(cè)器的信號(hào)處理方法和裝置，包括：獲取所述半導(dǎo)體探測(cè)器陽(yáng)極信號(hào)和陰極信號(hào)時(shí)間差與陽(yáng)極信號(hào)幅度之間的關(guān)系；根據(jù)所述半導(dǎo)體探測(cè)器陽(yáng)極信號(hào)和陰極信號(hào)時(shí)間差與陽(yáng)極信號(hào)幅度之間的關(guān)系得到最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間，所述最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間為陽(yáng)極信號(hào)和陰極信號(hào)時(shí)間差大于50ns的區(qū)間；在半導(dǎo)體探測(cè)器數(shù)據(jù)采集時(shí)，根據(jù)所述最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間對(duì)所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和處理。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)更好地克服了探測(cè)器晶體的固有缺陷，降低了本底噪聲的影響，進(jìn)一步地提高了碲鋅鎘探測(cè)器在室溫下的能量分辨率，改善了峰康比。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及核輻射探測(cè)
，尤其涉及半導(dǎo)體探測(cè)器的信號(hào)處理方法及裝 置。
技術(shù)介紹
碲鋅鎘（CdZnTe)探測(cè)器是近年發(fā)展起來(lái)的一種性能優(yōu)異的室溫半導(dǎo)體輻射探 測(cè)器。碲鋅鎘晶體具有電阻率高（約1〇ηΩcm)、原子序數(shù)大、禁帶寬度大（禁帶寬度從 1. 4eV~2. 26eV連續(xù)變化）的特點(diǎn)，所以制成的探測(cè)器漏電流小，在室溫下對(duì)X和γ射線的 能量分辨率好，能量探測(cè)范圍為10keV~4MeV，無(wú)極化現(xiàn)象，能夠應(yīng)用于天文、醫(yī)學(xué)、工業(yè)、 軍事、安檢等領(lǐng)域的各種探測(cè)器和譜儀。 相對(duì)于其它半導(dǎo)體，CdZnTe比高純鍺（HPGe)禁帶寬、阻抗大、本征載流子濃度低， 在其兩端加上偏壓后暗電流小，是一種能在室溫下工作的半導(dǎo)體探測(cè)器。而相比于閃爍 體探測(cè)器，CdZnTe探測(cè)器有著高的能量分辨率，分辨率大大優(yōu)于碘化鈉（Nal)探測(cè)器，且 CdZnTe沒(méi)有極化效應(yīng)，探測(cè)信號(hào)直接轉(zhuǎn)換，易與前端電子學(xué)結(jié)合。采用CdZnTe制造的核輻 射探測(cè)器，體積小、便于攜帶、并可在室溫下工作。 但是碲鋅鎘探測(cè)器因晶體中存在著一定的缺陷，影響著探測(cè)器的性能。從原理上 CdZnTe晶體載流子的μτ值較低在10 5數(shù)量級(jí)，并且電子和空穴的迀移速率存在著較大 的差別；晶體載流子的壽命較短，輸運(yùn)過(guò)程中電荷的俘獲，尤其是空穴俘獲嚴(yán)重。相對(duì)較小 的空穴漂移速度使得探測(cè)器在測(cè)量射線能譜時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較長(zhǎng)的低能尾現(xiàn)象，對(duì)計(jì)數(shù)率及能 譜的分辨率有一定的影響。從當(dāng)前碲鋅鎘的制作上，CdZnTe晶體具有生長(zhǎng)的尺寸較小，晶 體不均勻，且存在結(jié)構(gòu)缺陷的特點(diǎn)。這種晶體上的不一致性，會(huì)導(dǎo)致碲鋅鎘譜儀中能譜的分 辨率降低，峰康比變小，影響低能元素譜峰的鑒別。 正是由于載流子的俘獲、晶體的不均勻和缺陷導(dǎo)致CdZnTe探測(cè)器的輸出信號(hào)不 僅與沉積的能量有關(guān)，而且與射線作用的位置有關(guān)。造成能譜分辨率特性變差。目前，基于 單極性電荷靈敏特性設(shè)計(jì)的CdZnTe探測(cè)器主要包括：平行弗里希柵型（ParallelFrisch Grid)、共面弗里希概型（CoplanarFrischGrid)、半球形（Hemisphere)、帽型（CAPture)、 準(zhǔn)半球型（Quasi-hemisphere)和小像素型（Pixelated)等。由于受制于晶體的限制，探測(cè) 器的性能得不到進(jìn)一步的提高。尤其是針對(duì)于室溫下工作且具有高能量分辨率高探測(cè)效 率的場(chǎng)加強(qiáng)型碲鋅鎘半導(dǎo)體探測(cè)器，現(xiàn)有技術(shù)仍然缺乏有效方法克服探測(cè)器晶體的固有缺 陷，以進(jìn)一步提尚探測(cè)性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
(一）要解決的技術(shù)問(wèn)題 本專(zhuān)利技術(shù)提供半導(dǎo)體探測(cè)器的信號(hào)處理方法及裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法克服探 測(cè)器晶體的固有缺陷以提高探測(cè)性能的技術(shù)問(wèn)題。(二）技術(shù)方案 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)提供一種半導(dǎo)體探測(cè)器的信號(hào)處理方法，包括： 獲取所述半導(dǎo)體探測(cè)器陽(yáng)極信號(hào)和陰極信號(hào)時(shí)間差與陽(yáng)極信號(hào)幅度之間的關(guān) 系； 根據(jù)所述半導(dǎo)體探測(cè)器陽(yáng)極信號(hào)和陰極信號(hào)時(shí)間差與陽(yáng)極信號(hào)幅度之間的關(guān)系 得到最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間，所述最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間為陽(yáng)極信號(hào)和陰極信號(hào)時(shí)間差大于50ns的區(qū)間； 在半導(dǎo)體探測(cè)器數(shù)據(jù)采集時(shí)，根據(jù)所述最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間對(duì)所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選 和處理。 進(jìn)一步地， 所述獲取所述半導(dǎo)體探測(cè)器陽(yáng)極信號(hào)和陰極信號(hào)時(shí)間差與陽(yáng)極信號(hào)幅度之間的 關(guān)系包括：根據(jù)半導(dǎo)體探測(cè)器采集的數(shù)據(jù)得到同一事件在陽(yáng)極信號(hào)和陰極信號(hào)峰位的時(shí)間 差，繪制多個(gè)信號(hào)的所述時(shí)間差與陽(yáng)極信號(hào)幅度的二維圖； 所述根據(jù)所述半導(dǎo)體探測(cè)器陽(yáng)極信號(hào)和陰極信號(hào)時(shí)間差與陽(yáng)極信號(hào)幅度之間的 關(guān)系得到最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間包括：對(duì)所述二維圖進(jìn)行分析，根據(jù)所述二維圖分布趨勢(shì)得到 最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間； 所述根據(jù)所述最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間對(duì)所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和處理還包括：將陽(yáng)極信 號(hào)利用預(yù)設(shè)系數(shù)進(jìn)行幅度歸一。 本專(zhuān)利技術(shù)還提供一種半導(dǎo)體探測(cè)器的信號(hào)處理方法，包括： 獲取所述半導(dǎo)體探測(cè)器陰極信號(hào)和陽(yáng)極信號(hào)幅度比與陽(yáng)極信號(hào)幅度之間的關(guān) 系； 根據(jù)所述半導(dǎo)體探測(cè)器陰極信號(hào)和陽(yáng)極信號(hào)幅度比與陽(yáng)極信號(hào)幅度之間的關(guān)系 得到最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間，所述最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間為陰極信號(hào)和陽(yáng)極信號(hào)幅度比值大于1. 1/ K的區(qū)間，所述幅度比與所述探測(cè)器陰極電路與陽(yáng)極電路之間的增益比K有關(guān)； 在半導(dǎo)體探測(cè)器數(shù)據(jù)采集時(shí)，根據(jù)所述最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間對(duì)所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選 和處理。 進(jìn)一步地， 所述獲取所述半導(dǎo)體探測(cè)器陰極信號(hào)和陽(yáng)極信號(hào)幅度比與陽(yáng)極信號(hào)幅度之間的 關(guān)系包括：根據(jù)半導(dǎo)體探測(cè)器采集的數(shù)據(jù)得到同一事件在陰極信號(hào)和陽(yáng)極信號(hào)幅度以及它 們的比值，繪制所述比值與陽(yáng)極信號(hào)幅度的二維圖； 根據(jù)所述半導(dǎo)體探測(cè)器陰極信號(hào)和陽(yáng)極信號(hào)幅度比與陽(yáng)極信號(hào)幅度之間的關(guān)系 得到最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間包括：對(duì)所述二維圖進(jìn)行分析，根據(jù)所述二維圖分布趨勢(shì)得到最佳 數(shù)據(jù)篩選區(qū)間； 所述根據(jù)所述最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間對(duì)所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和處理還包括：將陽(yáng)極信 號(hào)利用預(yù)設(shè)系數(shù)進(jìn)行幅度歸一。 本專(zhuān)利技術(shù)還提供一種半導(dǎo)體探測(cè)器的信號(hào)處理方法，包括： 獲取場(chǎng)加強(qiáng)型半導(dǎo)體探測(cè)器場(chǎng)加強(qiáng)電極的信號(hào)分別與陰陽(yáng)極信號(hào)的時(shí)間差和幅 度比的值，以及與陽(yáng)極信號(hào)幅度之間的關(guān)系； 根據(jù)所述場(chǎng)加強(qiáng)型半導(dǎo)體探測(cè)器場(chǎng)加強(qiáng)電極的信號(hào)分別與陰陽(yáng)極信號(hào)的時(shí)間差 和幅度比的值，以及與陽(yáng)極信號(hào)幅度之間的關(guān)系得到最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間； 在場(chǎng)加強(qiáng)型半導(dǎo)體探測(cè)器數(shù)據(jù)采集時(shí)，根據(jù)所述最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間對(duì)所采集數(shù)據(jù) 進(jìn)行篩選和處理。 本專(zhuān)利技術(shù)還提供一種半導(dǎo)體探測(cè)器的信號(hào)處理方法，包括： 獲取場(chǎng)加強(qiáng)型半導(dǎo)體探測(cè)器陽(yáng)極信號(hào)和陰極信號(hào)時(shí)間差與陽(yáng)極信號(hào)幅度之間的 關(guān)系、陰極信號(hào)和陽(yáng)極信號(hào)幅度比與陽(yáng)極信號(hào)幅度之間的關(guān)系、場(chǎng)加強(qiáng)型半導(dǎo)體探測(cè)器場(chǎng) 加強(qiáng)電極的信號(hào)分別與陰陽(yáng)極信號(hào)的時(shí)間差和幅度比的值，以及與陽(yáng)極信號(hào)幅度之間的關(guān) 系中的至少兩項(xiàng)數(shù)據(jù)； 根據(jù)所述場(chǎng)加強(qiáng)型半導(dǎo)體探測(cè)器陽(yáng)極信號(hào)和陰極信號(hào)時(shí)間差與陽(yáng)極信號(hào)幅度之 間的關(guān)系、陰極信號(hào)和陽(yáng)極信號(hào)幅度比與陽(yáng)極信號(hào)幅度之間的關(guān)系、場(chǎng)加強(qiáng)型半導(dǎo)體探測(cè) 器場(chǎng)加強(qiáng)電極的信號(hào)分別與陰陽(yáng)極信號(hào)的時(shí)間差和幅度比的值，以及與陽(yáng)極信號(hào)幅度之間 的關(guān)系中的至少兩項(xiàng)數(shù)據(jù)，得到最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間； 在場(chǎng)加強(qiáng)型半導(dǎo)體探測(cè)器數(shù)據(jù)采集時(shí)，根據(jù)所述最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間對(duì)所采集數(shù)據(jù) 進(jìn)行篩選和處理。 本專(zhuān)利技術(shù)提供一種半導(dǎo)體探測(cè)器的信號(hào)處理裝置，包括：順序相連的第一獲取單元、 第一區(qū)間單元和第一篩選單元，其中： 所述第一獲取單元用于獲取所述半導(dǎo)體探測(cè)器陽(yáng)極信號(hào)和陰極信號(hào)時(shí)間差與陽(yáng) 極信號(hào)幅度之間的關(guān)系； 所述第一區(qū)間單元用于根據(jù)所述半導(dǎo)體探測(cè)器陽(yáng)極信號(hào)和陰極信號(hào)時(shí)間差與陽(yáng) 極信號(hào)幅度之間的關(guān)系得到最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間，所述最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間為陽(yáng)極信號(hào)和陰極 信號(hào)時(shí)間差大于50ns的區(qū)間； 所述第一篩選單元用于在半導(dǎo)體探測(cè)器數(shù)據(jù)采集時(shí)，根據(jù)所述最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間 對(duì)所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和處理。 進(jìn)一步地， 所述第一獲取單元還用于：根據(jù)半導(dǎo)體探測(cè)器采集的數(shù)據(jù)得到同一事件在陽(yáng)極信 號(hào)和陰極信號(hào)峰位的時(shí)間差，繪制多個(gè)信號(hào)的所述時(shí)間差與陽(yáng)極信號(hào)幅度的二維圖； 所述第一區(qū)間單元還用于：對(duì)所述二維圖進(jìn)行分析，根據(jù)所述二維圖分布趨勢(shì)得 到最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間； 所述第一篩選單元還用于：將陽(yáng)極信號(hào)利用預(yù)設(shè)系數(shù)進(jìn)行幅度歸一。 本專(zhuān)利技術(shù)還提供一種半導(dǎo)體探測(cè)器的信號(hào)處理裝置，包括：順序相連的第二獲取單 元、第二本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種半導(dǎo)體探測(cè)器的信號(hào)處理方法，其特征在于，包括：獲取所述半導(dǎo)體探測(cè)器陽(yáng)極信號(hào)和陰極信號(hào)時(shí)間差與陽(yáng)極信號(hào)幅度之間的關(guān)系；根據(jù)所述半導(dǎo)體探測(cè)器陽(yáng)極信號(hào)和陰極信號(hào)時(shí)間差與陽(yáng)極信號(hào)幅度之間的關(guān)系得到最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間，所述最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間為陽(yáng)極信號(hào)和陰極信號(hào)時(shí)間差大于50ns的區(qū)間；在半導(dǎo)體探測(cè)器數(shù)據(jù)采集時(shí)，根據(jù)所述最佳數(shù)據(jù)篩選區(qū)間對(duì)所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和處理。
【技術(shù)特征摘要】
...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張嵐，李玉蘭，李元景，傅楗強(qiáng)，杜迎帥，張韡，馬旭明，李軍，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：清華大學(xué)，同方威視技術(shù)股份有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京;11
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