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混合像素光子計(jì)數(shù)探測器（HPC）是結(jié)合了CMOS技術(shù)和光子計(jì)數(shù)技術(shù)的一種新型探測器，可以實(shí)現(xiàn)對X射線的直接、高效率探測，同時(shí)可以保持較高的幀率。相對于傳統(tǒng)間接探測和積分型探測器有更好的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)。

 

HPC基本結(jié)構(gòu)、工作原理和三種工作模式

 

為什么叫混合像素光子計(jì)數(shù)探測器？

HPC = Hybrid Photon Counting

    = Hybrid pixel (or microstrip) + single-photon counting

    =混合像素（或微帶）+單光子計(jì)數(shù)

 

混合像素光子計(jì)數(shù)探測器的結(jié)構(gòu)：

 

 

混合像素光子計(jì)數(shù)器總體上可分為2層：

l  感光像素（Pixelated sensor）

l  讀出像素（CMOS ASIC）

 

感光像素和讀出像素采用倒裝法，通過銦球焊接粘合在一起，一個(gè)銦球?qū)?yīng)一個(gè)像素，即通過焊接球?qū)崿F(xiàn)像素化。每個(gè)像素對應(yīng)讀出芯片的一個(gè)處理單元。

 

工作原理：

每個(gè)像素相當(dāng)于一個(gè)探測器，其讀出電子學(xué)包括放大器、閥值比較器、計(jì)數(shù)器、設(shè)置和讀出電路。

 

光子打在感光像素上，生成電子-空穴對，電子或空穴被鄰近的像素電極收集，經(jīng)放大器（通常是電荷靈敏放大器）放大后，送入比較器。如信號幅度大于給定的閥值（外部輸入），像素計(jì)數(shù)器就增加一個(gè)計(jì)數(shù)。

 

混合像素光子計(jì)數(shù)探測器是利用半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)來接收和探測光信號。感光像素通過吸收光子產(chǎn)生電子-空穴對，電子-空穴對的數(shù)量正比于入射光子的能量，因此放大器輸出的信號脈沖幅度也正比于光子能量。從而在外電路產(chǎn)生與入射光強(qiáng)度成正比的光電流以方便測量入射光。因此，比較器閥值水平與光子能量直接相關(guān)。如從小到大（或從大到小）改變比較器閥值，進(jìn)行多次測量，就可以得到不同能量水平的光子流率。再用數(shù)學(xué)方法處理，可以得到不同能量的光子流率和能譜。

 

根據(jù)不同能量范圍和不同輻射類型，可采用不同的半導(dǎo)體材料，如Si、CdTe、CdZnTe、GaAs等。