[发明专利]可重构型X射线能谱探测方法及探测器像素单元结构

摘要

本发明涉及半导体光电探测器领域，为解决现有的能谱CT探测器能量区分度不足的问题，提升能谱CT成像的精度，通过一次曝光，即可解析得到多个不同能量段的X射线的衰减信息。本发明采用的技术方案是，可重构型X射线能谱探测方法及探测器像素单元结构，作为探测器主体的衬底部分用于完成X射线的接收及光电信号的转化，衬底部分尺寸以全部吸收待探测能谱范围内的X射线光子为宜；衬底部分两表面为热氧化生长的氧化物，所述氧化物实现衬底部分与电极的电绝缘隔离；所述电极通过金属导线连接至时序控制单元，实现电荷包的顺序读出；还设置有用于控制X射线曝光时间的遮光板。本发明主要应用于半导体光电探测器设计制造场合。

主权项

1.一种可重构型X射线能谱探测器像素单元结构，其特征是，作为探测器主体的衬底部分用于完成X射线的接收及光电信号的转化，衬底部分尺寸设计成能够全部吸收待探测能谱范围内的X射线光子；衬底部分上表面为热氧化生长的氧化物，所述氧化物实现衬底部分与电极的电绝缘隔离；所述电极为多晶硅或金属材料制成，且正负对应离散排布在衬底部分下表面及氧化物上表面，其中所有的正电极分布在同一表面，所有的负电极分布在另一表面；所述正电极按相邻依次排列关系分成若干层，每层正电极数目相同；所述若干层中各层的第一个正电极都通过同一根金属导线连接至时序控制单元，所述若干层中各层的第二个正电极也都通过另一根金属导线连接至时序控制单元，各层中其余电极与时序控制单元的连接以此类推；所述时序控制单元通过控制相邻电极高低电平周期性变化，实现电荷包的顺序读出；还设置有用于控制X射线曝光时间的遮光板，遮光板打开X射线进入衬底部分，遮光板关闭X射线被遮挡不能进入衬底部分；顺序排布的电极应满足完全收集曝光后光生电荷的要求具体是指，在X射线结束曝光后，开始进行光生电荷的转移，在探测器内光生电荷在电极电压的控制下以电荷包的形式在相邻电极间转移，具体时序：在t1时刻，编号为1的正电极设置为高电平，电荷会在曝光期间收集到该正电极下的势阱中；在t2时刻，编号为1的正电极设置为1/2倍的高电平，编号为2的正电极设置为高电平，两个电极之间存在势垒，在此过程中编号为1的正电极收集的电荷将不断流向编号为2的正电极；在t3时刻，编号为1的正电极下的电子将全部转移至编号为2的正电极下的势阱中，编号为3的正电极设置为高电平；依此类推，直至将收集的光生电荷依次转移到位于最边上的读出电路。