[实用新型]半导体探测器

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体探测器，具体地涉及碲锌镉半导体探测器，更具体地涉及半导体探测器的阴极封装、高压连接、高压滤波以及这样得到的半导体探测器。

背景技术

半导体探测器以其较高的探测效率、较好的能量分辨率受到广泛的关注，被应用到辐射探测的各项应用中，例如环境辐射检测中的核素识别仪、计量报警仪等；国家安全中的物品检测如物品机、工业CT(Computed Tomography)；医疗应用中的CT、牙科成像、PET(Positron Emission Tomography)、SPECT(Single Photon Emission Computed Tomography)等。半导体材料的种类很多，例如CdMnTe(cadmium manganese telluride)、HgI2(mercury iodide)、TlBr(thallium bromide)、PbI2(lead iodide)、GaAs(gallium arsenide)、Ge(germanium)等，它们分别具有不同的特点，被应用到不同的领域。

碲锌镉(Cadmium Zinc Telluride，CZT)晶体是近年发展起来的一种性能优异的室温半导体辐射探测材料。CZT的电阻率高、原子序数大、禁带宽度较大，所以制成的探测器漏电流小、在温室下对X、γ射线的能量分辨率较好，无极化现象。当射线进入探测器后与碲锌镉相互作用产生电子和空穴。电子和空穴在电场的牵引下，分别向阳极和阴极移动，产生感应信号。

CdZnTe除具有很好的能量分辨率、高的探测效率外，它还能在室温下工作，这是它成为最有潜力的辐射探测材料。然而碲锌镉是一种昂贵、易碎的半导体材料。在现有的设计应用中，CZT的阴极与高压线连接采用焊接或导电胶连接的方式，高压线和电极裸露在空气中。这种方式使得在安装过程中会触碰到晶体阴极面和高压连接线，导致阴极面变脏、高压线被触碰。而且机械接触会使阳极的晶体破碎，影响晶体的探测性能，甚至会损坏探测器。采用高压接线直接连接到探测器的阴极面的方法会带来安全隐患，导致短路或空间放电；重复安装会导致高压线断裂，损坏探测器；在多个探测器的集成条件下，探测器高压端距离高压源较远，由于无法进行有效滤波，会增加系统的噪声。

图1示出了传统的CZT阴极高压端的高压连接方式。如图1所示，高压线101的一端焊接到探测器102的阴极，高压线的另一端焊接到与阳极封装在一起的PCB板103上；或者高压线的另一端直接连接到高压源上。这种连接方式，首先高压线的连接不方便，悬空的线长时间后会变形，使用过程中也容易碰到高压线；由于接到阳极的PCB103上，阳极的PCB大于探测器，因此不能实现多个探测器的无缝连接。由于阴极没有任何保护措施，使用过程中容易磕碰探测器，导致性能下降。

实用新型内容

本实用新型涉及半导体探测器，具体地涉及碲锌镉半导体探测器及其封装方法，更具体地涉及半导体探测器的阴极封装、高压连接、高压滤波以及这样得到的半导体探测器。

本实用新型提出了一种半导体探测器，包括：阳极电路板，包括读出芯片；阴极电路板，所述阴极电路板包括阴极电路板高压端顶层、阴极电路板底部连接层和填充在阴极电路板高压端顶层和阴极电路板底部连接层之间的电介质，所述阴极电路板高压端顶层和阴极电路板底部连接层通过过孔连接；探测器晶体，包括晶体主体、阳极和阴极，所述阳极与所述阳极电路板上的读出芯片相连，其中所述阴极电路板高压端顶层用于连接半导体探测器的输入，所述阴极电路板底部连接层与所述探测器晶体的阴极直接接触而连接所述阴极和所述阴极电路板。

本实用新型可以应用于线阵探测器、像素探测器以及其它半导体探测器中。

通过本实用新型的半导体探测器及其封装方法，可以对探测器晶体的高压端进行机械保护，降低高压带来的安全隐患，提高高压连接的稳固性；通过在距离探测器最近的地方添加滤波电路，能有效地降低高压带来的噪声，提高探测器的性能；通过调节阴极和阳极电路板的尺寸能够实现多个探测器的无缝级联。

附图说明

图1示出了传统的CZT阴极高压端的高压连接方式；

图2示出了本实用新型实施例的PCB与探测器的侧面结构图；

图3示出了本实用新型实施例的PCB的结构图；

图4示出了本实用新型实施例的PCB底层结构图；

图5示出了本实用新型的多个探测器的级联(俯视图)示意图；

图6示出了通过柔性PCB为多个级联模块提供高压的示意图