[发明专利]一种压接结构的电流型CZT探测器

说明书

技术领域

本发明属于辐射探测装置，具体涉及一种压接结构的电流型CZT探测器。

背景技术

随着科学技术的发展，强流、瞬态脉冲辐射场的产生、应用成为新的研究热点。对于这类强流、瞬态核反应过程实施有效诊断，需要研制合适的探测器来获取信息。现有脉冲伽马射线探测通常采用电流模式探测器。实际应用中，所采用的电流模式半导体探测器主要有两类：一种是基于Si-PIN的半导体探测器；另一种是基于CdZnTe(CZT)、GaN、CVD金刚石等宽禁带半导体材料的探测器。这两类探测器主要用于带电粒子(电子、质子、α粒子、裂变碎片等)探测，以及脉冲伽马时间谱、脉冲中子时间谱、X射线能谱的测量。这类电流型半导体探测器具有体较小、结构简单、便于操作等突出优点。尤其是基于CZT、GaN、CVD金刚石等宽禁带半导体材料的电流型探测器是近年来发展起来的一种新型脉冲伽马射线探测器；这类半导体材料具有电阻率高(＞10¹⁰Ω·cm)、禁带宽度大(＞1.5eVRT)、高迁移率寿命积等特点，因而，由其制备的探测器具有漏电流小，时间响应快、探测灵敏度高、抗辐照能力强且可室温操作等优点，具有十分广阔的发展、应用前景。

然而，这两类电流型探测器应用于脉冲伽马射线探测的同时也存在一些技术问题：基于Si-PIN的半导体探测器由于电阻率偏低，使其暗电流过大(μA量级)，并且存在抗辐照能力有限等缺点，限制了其应用。基于CZT等材料的探测器存在由于封装结构不良，导致经过蒸镀Au电极(欧姆接触)的半导体材料经过探测器封装后，测试漏电流明显增大，探测器性能不稳定，且施加高压后(＞300V)极易击穿等问题，严重影响其在脉冲伽马射线探测中的使用。本发明专利通过设计一种新型的探测器封装结构，着重解决基于CZT材料的电流型探测器存在的由于封装结构不良所导致其应用的一系列问题，以期实现一种辐射探测性能稳定可靠的新型CZT电流型探测器的制备。

发明内容

本发明的目的是提供一种压接结构的电流型CZT探测器，其解决了工艺、技术条件导致的CZT探测器的封装结构不良，封装后漏电流增大、电极不牢固、制备难度大、性能不稳定、加工定制成品率低等技术问题。

本发明的技术解决方案是：

一种压接结构的电流型CZT探测器，包括屏蔽壳体、设置在屏蔽壳体外的两个电缆转接器、设置在屏蔽壳体内的通孔以及设置在通孔内的CZT晶体、导电垫环、电极和压盖；所述CZT晶体的两侧表面镀有导电层；所述导电垫环、电极和压盖分为两组且对称分布在CZT晶体的两侧，其中导电垫环与CZT晶体两侧分别接触，电极与相应的导电垫环接触，压盖将电极和导电垫环固定在屏蔽壳体内并压紧在CZT晶体上；所述电极通过导线与电缆转接器分别连接；所述通孔的一端设置有供射线通过的前窗，其另一端设置有后密封盖。

为了定位方便，上述通孔中部设置有定位环，所述定位环的厚度小于CZT晶体的厚度，其内径与CZT晶体的外径相一致。

上述CZT晶体两侧表面的导电层为镀金层，其厚度为50nm～200nm；所述导电垫环为极低电阻率的软质导电材料。

上述导电垫环是掺铝银粉的导电密封Si橡胶片，体电阻率小于0.005Ω·cm。

上述导电垫环材料还可以是碳纳米管+聚四氟乙烯混合体，体电阻率小于0.0005Ω·cm。

上述电极材料为铜或铝；所述压盖材料为聚四氟乙烯；所述前窗采用Al、Pb、Fe或Be材料。

本发明具有高的探测效率及探测灵敏度，性能稳定可靠，可以有效保证CZT晶体表面与金属电极之间的良好接触、获得低漏电流，从而提升了电流型CZT探测器的脉冲辐射探测性能。

附图说明

图1为本发明压接结构的电流型CZT探测器的结构原理图；

图2为本发明压接结构的电流型CZT探测器的结构示意图；

图3是本发明压接结构的电流型CZT探测器-100V～+100V的I-V曲线测试图；

图4是本发明压接结构的电流型CZT探测器0～800V的I-V曲线测试图；

图中：1-CZT晶体，2-软质导电垫环，3-电极，4-电缆转接器，5-前窗，6-屏蔽壳体，7-导线，8-压盖，9-通孔，10-定位环，11-密封后盖。

具体实施方式