具体测试对象:
直接转换型半导体辐射探测器、气体探测器
闪烁体耦合型辐射探测器、金刚石辐射探测器
中子转换层耦合半导体探测器、X射线光子计数探测器等
原理:以已知能量的单能辐射粒子或光子入射探测器,测量输出脉冲幅度,与探测器灵敏体积内完全电荷收集时的理论脉冲幅度比较,二者比值即为电荷收集率。常用方法包括波形积分法,即直接采集前置放大器输出脉冲波形并积分获取收集电荷量;或能谱法,由全能峰位与理论能量的偏离推算电荷收集亏损。
作用:定量评价探测器的电荷传输与收集效率,诊断电荷收集亏损的物理来源。可评估材料中陷阱态密度对载流子寿命的限制;分析电场分布非均匀性对电荷收集的影响;评价电极设计与钝化工艺对电荷收集效率的改善效果;为探测器能量分辨率优化及材料选型提供关键参数。
探测器须在额定偏压下稳定工作,输出脉冲波形可被前置放大器无失真提取。电极须为良好欧姆接触或整流接触,漏电流须远小于信号电流。若采用能谱法,电子学噪声须足够低以分辨全能峰位。若采用波形法,采集系统带宽须覆盖探测器电荷收集时间的倒数。测试辐射源须单能且确知能量,入射位置与深度须可控以评价电荷收集均匀性。环境温度须恒定,避免增益漂移。
3.1波形积分时间窗口选取不当。
波形法通过积分前置放大器输出脉冲获取收集电荷量,积分时间过短则未完全收集慢漂移分量,积分时间过长则混入暗电流积分与低频噪声贡献,二者均导致电荷量测量偏差。须在暗态下测量暗电流积分基线,并依据脉冲波形衰减特征选取最优积分窗口,或采用数字波形拟合替代简单积分。
3.2探测器边缘与死区效应。
探测器边缘或死层区域电场弱化,电荷收集效率低于中心区域。若辐射束斑覆盖边缘区域或穿透至死层,部分能量沉积发生在电荷收集不完全区,整体脉冲幅度降低且峰形展宽。须以窄准直束斑在探测器表面逐点扫描,绘制电荷收集率的位置分布图,并定义有效灵敏面积。

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