Jump to content

Гибридный пиксельный детектор

Гибридные пиксельные детекторы — это тип детектора ионизирующего излучения , состоящий из массива диодов на основе полупроводниковой технологии и связанной с ними электроники. Термин «гибрид» связан с тем фактом, что два основных элемента, из которых построены эти устройства, полупроводниковый датчик и микросхема считывания (также известная как специализированная интегральная схема или ASIC), производятся независимо, а затем электрически соединяются посредством процесса ударного соединения . Ионизирующие частицы обнаруживаются, когда они создают электронно-дырочные пары в результате взаимодействия с сенсорным элементом, обычно изготовленным из легированного кремния или теллурида кадмия . Считывающая ASIC сегментирована на пиксели, содержащие необходимую электронику для усиления и измерения электрических сигналов, индуцируемых поступающими частицами в сенсорном слое.

Гибридные пиксельные детекторы, предназначенные для работы в однофотонном режиме, известны как гибридные детекторы подсчета фотонов (HPCD). Эти детекторы предназначены для подсчета количества попаданий за определенный интервал времени. Они стали стандартом для большинства источников синхротронного света и рентгеновского излучения . приложений для обнаружения [1]

Первые гибридные пиксельные детекторы были разработаны в 1980-х и 90-х годах для экспериментов по физике частиц высоких энергий в ЦЕРН . [2] С тех пор многие крупные коллаборации продолжали разрабатывать и внедрять эти детекторы в свои системы, например эксперименты ATLAS , CMS и ALICE на Большом адронном коллайдере . [3] [4] [5] Используя кремниевые пиксельные детекторы как часть своих внутренних систем слежения, эти эксперименты способны определить траекторию частиц, образующихся во время изучаемых ими высокоэнергетических столкновений. [6]

Ключевым нововведением в создании пиксельных детекторов такой большой площади стало разделение датчика и электроники на независимые слои. Учитывая, что для датчиков частиц требуется кремний с высоким удельным сопротивлением, а для считывающей электроники требуется низкое удельное сопротивление, внедрение гибридной конструкции позволило оптимизировать каждый элемент индивидуально, а затем соединить их вместе посредством процесса ударного соединения, включающего микроскопическую точечную пайку. [7]

Вскоре стало понятно, что ту же гибридную технологию можно использовать для обнаружения рентгеновских фотонов. К концу 1990-х годов первые детекторы гибридного счета фотонов (HPC), разработанные CERN и PSI, были испытаны с синхротронным излучением. [8] Дальнейшие разработки в ЦЕРН привели к созданию чипа Medipix и его вариаций.

Первый HPC-детектор большой площади был построен в 2003 году в PSI на базе считывающего чипа PILATUS. Второе поколение этого детектора с улучшенным считыванием.электроника и пиксели меньшего размера, стал первым детектором HPC, который регулярно работал на синхротроне. [9]

В 2006 году компания DECTRIS была основана как дочерняя компания PSI и успешно коммерциализировала технологию PILATUS. С тех пор детекторы на основе систем PILATUS и EIGER широко используются для малоуглового рассеяния , когерентного рассеяния , порошковой рентгеновской дифракции и спектроскопии . Основными причинами успеха детекторов HPC являются прямое обнаружение отдельных фотонов и точнаяопределение интенсивностей рассеяния и дифракции в широком динамическом диапазоне. [10]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Брённиманн, К.; Трюб, П. (2018). «Гибридные пиксельные детекторы рентгеновского излучения для синхротронного излучения». В Э. Йешке; С Хан; Дж. Р. Шнайдер; Дж. Б. Гастингс (ред.). Синхротронные источники света и лазеры на свободных электронах . Чам, Швейцария: Springer International. стр. 995–1027. дои : 10.1007/978-3-319-14394-1_36 . ISBN  978-3-319-14393-4 .
  2. ^ Дельпьер, П. (1994). «Пиксельные детекторы и кремниевые детекторы рентгеновского излучения» (PDF) . Журнал физики IV . 04 :11–18. дои : 10.1051/jp4:1994902 .
  3. ^ Вейгель, П; и др. (2011). «Характеристика и характеристики кремниевых пиксельных детекторов n-in-p для обновлений ATLAS». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел А: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . 658 (1): 36–40. arXiv : 1012.3595 . Бибкод : 2011NIMPA.658...36W . дои : 10.1016/j.nima.2011.04.049 . S2CID   55001023 .
  4. ^ Аллкофер, Ю; и др. (2008). «Проектирование и характеристики кремниевых датчиков для бочкообразного пиксельного детектора CMS». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел А: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . 584 (1): 25–41. arXiv : физика/0702092 . Бибкод : 2008NIMPA.584...25A . дои : 10.1016/j.nima.2007.08.151 . S2CID   119443580 .
  5. ^ Ридлер, П; и др. (2007). «Производство и внедрение кремниевого пиксельного детектора ALICE». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел А: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . 572 (1): 128–131. Бибкод : 2007NIMPA.572..128R . дои : 10.1016/j.nima.2006.10.178 .
  6. ^ Росси, Л; и др. (2006). Пиксельные детекторы . Ускорение и обнаружение частиц. Берлин: Шпрингер. Бибкод : 2006pdff.book.....R . дои : 10.1007/3-540-28333-1 . ISBN  978-3-540-28332-4 . S2CID   119360208 .
  7. ^ Дельпьер, П. (2014). «История гибридных пиксельных детекторов, от физики высоких энергий до медицинской визуализации». Журнал приборостроения . 9 (5): C05059. Бибкод : 2014JInst...9C5059D . дои : 10.1088/1748-0221/9/05/C05059 . S2CID   122121227 .
  8. ^ Манолопулос, С; и др. (1999). «Рентгеновская дифракция на порошке с гибридными полупроводниковыми пиксельными детекторами» . Журнал синхротронного излучения . 6 (2): 112–115. дои : 10.1107/S0909049599001107 .
  9. ^ Брённиманн, К; и др. (2006). «Детектор ПИЛАТУС 1М» . Журнал синхротронного излучения . 13 (2): 120–130. дои : 10.1107/S0909049505038665 . ПМИД   16495612 .
  10. ^ Фёрстер, А; Брандштеттер, С; Шульце-Бризе, К (2019). «Преобразование обнаружения рентгеновского излучения с помощью гибридных детекторов подсчета фотонов» . Философские труды Королевского общества A: Математические, физические и технические науки . 377 (2147): 20180241. Бибкод : 2019RSPTA.37780241F . дои : 10.1098/rsta.2018.0241 . ПМК   6501887 . ПМИД   31030653 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: b8d3cc5a40a1b58e0802d1dfe3b65e32__1699415100
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/b8/32/b8d3cc5a40a1b58e0802d1dfe3b65e32.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Hybrid pixel detector - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)