[发明专利]半导体探测器的信号处理方法及装置

说明书

本发明提供半导体探测器的信号处理方法和装置，包括：获取所述半导体探测器阳极信号和阴极信号时间差与阳极信号幅度之间的关系；根据所述半导体探测器阳极信号和阴极信号时间差与阳极信号幅度之间的关系得到最佳数据筛选区间，所述最佳数据筛选区间为阳极信号和阴极信号时间差大于50ns的区间；在半导体探测器数据采集时，根据所述最佳数据筛选区间对所采集数据进行筛选和处理。本发明更好地克服了探测器晶体的固有缺陷，降低了本底噪声的影响，进一步地提高了碲锌镉探测器在室温下的能量分辨率，改善了峰康比。

技术领域

本发明涉及核辐射探测技术领域，尤其涉及半导体探测器的信号处理方法及装置。

背景技术

碲锌镉(CdZnTe)探测器是近年发展起来的一种性能优异的室温半导体辐射探测器。碲锌镉晶体具有电阻率高(约10¹¹Ωcm)、原子序数大、禁带宽度大(禁带宽度从1.4eV～2.26eV连续变化)的特点，所以制成的探测器漏电流小，在室温下对X和γ射线的能量分辨率好，能量探测范围为10keV～4MeV，无极化现象，能够应用于天文、医学、工业、军事、安检等领域的各种探测器和谱仪。

相对于其它半导体，CdZnTe比高纯锗(HPGe)禁带宽、阻抗大、本征载流子浓度低，在其两端加上偏压后暗电流小，是一种能在室温下工作的半导体探测器。而相比于闪烁体探测器，CdZnTe探测器有着高的能量分辨率，分辨率大大优于碘化钠(NaI)探测器，且CdZnTe没有极化效应，探测信号直接转换，易与前端电子学结合。采用CdZnTe制造的核辐射探测器，体积小、便于携带、并可在室温下工作。

但是碲锌镉探测器因晶体中存在着一定的缺陷，影响着探测器的性能。从原理上CdZnTe晶体载流子的μτ值较低在10^-5数量级，并且电子和空穴的迁移速率存在着较大的差别；晶体载流子的寿命较短，输运过程中电荷的俘获，尤其是空穴俘获严重。相对较小的空穴漂移速度使得探测器在测量射线能谱时，会产生较长的低能尾现象，对计数率及能谱的分辨率有一定的影响。从当前碲锌镉的制作上，CdZnTe晶体具有生长的尺寸较小，晶体不均匀，且存在结构缺陷的特点。这种晶体上的不一致性，会导致碲锌镉谱仪中能谱的分辨率降低，峰康比变小，影响低能元素谱峰的鉴别。

正是由于载流子的俘获、晶体的不均匀和缺陷导致CdZnTe探测器的输出信号不仅与沉积的能量有关，而且与射线作用的位置有关。造成能谱分辨率特性变差。目前，基于单极性电荷灵敏特性设计的CdZnTe探测器主要包括：平行弗里希栅型(Parallel FrischGrid)、共面弗里希栅型(Coplanar Frisch Grid)、半球形(Hemisphere)、帽型(CAPture)、准半球型(Quasi-hemisphere)和小像素型(Pixelated)等。由于受制于晶体的限制，探测器的性能得不到进一步的提高。尤其是针对于室温下工作且具有高能量分辨率高探测效率的场加强型碲锌镉半导体探测器，现有技术仍然缺乏有效方法克服探测器晶体的固有缺陷，以进一步提高探测性能。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供半导体探测器的信号处理方法及装置，以解决现有技术中无法克服探测器晶体的固有缺陷以提高探测性能的技术问题。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种半导体探测器的信号处理方法，包括：

获取所述半导体探测器阳极信号和阴极信号时间差与阳极信号幅度之间的关系；

根据所述半导体探测器阳极信号和阴极信号时间差与阳极信号幅度之间的关系得到最佳数据筛选区间，所述最佳数据筛选区间为阳极信号和阴极信号时间差大于50ns的区间；

在半导体探测器数据采集时，根据所述最佳数据筛选区间对所采集数据进行筛选和处理。

进一步地，