[发明专利]辐射探测器

说明书

技术领域

本发明涉及一种辐射探测器和一种辐射探测装置，其尤其用于对X射线和伽马辐射的探测。

背景技术

基于直接转换材料(例如CdTe或CZT)的针对X射线和伽马辐射的能量分辨探测器已被证明是测量光子能量的有效方式。直接转换X射线和伽马射线探测器通常包括一层半导体材料，并具有在相对表面上的金属电极，在相对表面之间提供电压。入射的X射线光子产生大量电子空穴对，几乎与所吸收的光子能量成比例。由于电场，空穴与电子在相对的方向漂移，直到它们被金属电极收集。通常，连续金属电极被用在光子通过其而入射的表面上(通常被用作阴极)，并且像素电极的阵列被用在相对的表面上(通常被用作阳极像素)。在该几何结构中，能够根据在对应的像素阳极上感生的电流脉冲，确定被吸收的光子的位置和能量，如在K.J.Engel和C.Herrmann的Simulation of one-dimensionally polarized X射线semiconductor detectors(Proceedings of SPIE7961，79610W(2011))中所描述的。

电子的漂移运动被扩散覆盖，其引起电子云随时间的延伸。如果该云位于相邻像素之间的边界附近，则出现该云的一部分被一个像素收集并且改云的另一部分被相邻的像素收集，这通常被已知为“电荷共享”的过程。结果，在两个像素中均触发计数，它们中的每个均指示原始电荷的(或多或少为随机的)部分，使得原始能量信息丢失。

发明内容

本发明的目的是提供一种辐射探测器和一种辐射探测装置，其中，减少了上述电荷共享。

在本发明的第一个方面中，提供一种辐射探测器，包括：

-辐射敏感半导体元件，其响应于辐射的辐照来生成电子空穴对，

-阳极电极，其被布置在所述半导体元件的面向所述辐射相反方向的第一表面上，所述阳极电极被分割成表示阳极像素的阳极段，其中，阳极间隙被布置在所述阳极段之间，

-阴极电极，其被布置在所述半导体元件的与所述第一表面相对并且面向所述辐射方向的第二表面上，所述阴极电极被分割成第一阴极段和第二阴极段，其中，所述第一阴极段基本上被布置为与所述阳极段相对，并且所述第二阴极段基本上被布置为与所述阳极间隙相对，以及

-阴极端子，其提供与所述第一阴极段和所述第二阴极段的电连接，以将不同的电势耦合到所述第一阴极段和所述第二阴极段。

在本发明的另一方面中，提供一种辐射探测装置，包括：

-根据本发明所提出的辐射探测器，以及

-电压源，其被耦合到所述阴极端子，以将不同的电势耦合到所述第一阴极段和所述第二阴极段。

在从属权利要求中定义了本发明的优选实施例。应理解，要求保护的辐射探测装置具有与要求保护的辐射探测器相似和/或相同的如在从属权利要求中所定义的优选实施例。

本发明基于以下理念：使用分段的阴极，以减小电荷共享的问题。所述阴极段被保持在不同的电势，使得在像素边界区正上方(即所述阳极间隙上方)的阴极附近存在非均匀电场，使得生成的电子云得到朝向像素中心(即朝向阳极段的中心)的额外漂移分量。结果，发现每个云的重心距对应的像素中心更近，并且与(一个或多个)相邻像素的电荷共享被减小。

应注意，如果材料被用于这样的半导体元件，即其中，利用空穴的信号生成比利用电子的信号生成更有效，则术语“阳极”和“阴极”以及这些元件的功能也可以被交换。换言之，即使用相同的几何结构但使用不同极性的电极(阴极和阳极)。因此，在使用这样的半导体元件的情况中，涉及所述辐射探测器和所述辐射探测装置的权利要求应被理解为覆盖在其中阳极和阴极被互换的探测器和装置，即阳极面向所述辐射方向，并且阴极被布置在半导体元件的相对侧上。

根据优选的实施例，所述第一阴极段被布置为第一阴极段的阵列。优选地，所述阳极段也被布置为阵列，优选为与所述第一阴极段的所述阵列相同的结构。该实施例提供规则布置，其中，能够以简单的方式对单个阴极和阳极段定址。

根据另一实施例，所述第一阴极段在平行于所述第二表面的方向中，具有与所述阳极段相比基本上相同的形式。

存在用于实施所述阴极端子的不同实施例。在一个实施例中，所述阴极端子包括被耦合到所述第一阴极段的第一阴极端子和被耦合到第二阴极段的第二阴极端子，以将不同的电势耦合到所述第一阴极端子和所述第二阴极端子。