《碘化汞探测器》PPT课件

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1、HgI2探测器张德龙167221371234碘化汞及其探测器简介发展历史应用领域工作原理及特点HgI2及其探测器简介碘化汞晶体碘化汞有两种变体。一种是红色碘化汞，四方晶体。一种是黄色碘化汞，正交晶体。不溶于水，溶于甲醇、乙醇、氯仿、丙酮等溶液。可用于医药，并用作化学试剂。碘化汞晶体有剧毒，如果泄漏将引起环境危害。碘化汞在自然界中以极其罕见的碘汞矿的形式存在。HgI2晶体制备通常采用气相法沉积和溶液法。近几十年来，国内外对于溶液法生长碘化汞的研究比较重视．α-HgI2晶体的晶胞模型碘化汞探测器的实验制备从生长的样品中选取出结构致密、分布

2、均匀、位错密度小于103cm-2的多晶HgI2晶片,沿垂直(001)方向对长晶面进行机械粗抛光,接着进行细抛光。对经过机械抛光的多晶HgI2晶片,初测其厚度,以达到预定的要求。根据制备探测器的要求,晶片厚度在150～1500μm比较适宜。将机械抛光好的实验样品,用10%KI溶液在室温300K下进行约2min的化学腐蚀抛光,然后立即用去离子水反复清洗,在清洁的气氛中晾干后在抛光面蒸镀金电极(100nm)。多晶HgI2探测器结构图对于作好了电极的多晶碘化汞晶片,同时在两电极(面电极为金,底电极为ITO)上用胶体石墨粘接直径约30μm的钯丝

3、引至外电路;最后,晶片蒸涂上一层聚对二甲苯为保护膜,并用硅橡胶粘接安装在聚四氟乙烯基座上,再密封安装在带窗口的铝盒内。探测器的结构如图所示。工作原理及特点工作原理HgI2探测器的工作原理与其他半导体探测器相似。当带电粒子或X，γ射线进入HgI2耗尽层时,它以光电吸收截面把射线能量转换成电荷,激发产生电子-空穴对并使晶体具有导电性。在探测器上加足够高的电压,以产生较强的电场(104-105V/cm),尽可能完全地收集这些电荷。电子-空穴对在外电场作用下,分别被收集到正、负极,并产生输出脉冲。此脉冲的高度正比于所产生的电子-空穴对数目,即

4、正比于入射射线的能量。输出脉冲经低噪声前置放大器和脉冲放大器整形输出，记录在多道脉冲分析器上。因此,由收集电荷的多少或脉冲幅度的高低可确定入射射线能量,而由单位时间的脉冲数可确定入射射线强弱。碘化汞的特点碘化汞(HgI2)单晶直接跃迁宽带隙的Ⅱ-Ⅶ族化合物半导体，是优异的光电导材料，它具有较大的平均原子序数(有效原子序数62,密度6.40g/cm3)，禁带宽度很大，为2.13eV，电阻率高为1013Ωcm，这些比CdTe，锗等半导体材料还大。碘化汞探测器与人们熟知的CdZnTe和CdTe探测器相比,HgI2具有更高的探测效率,更高的电

5、阻率,更好的室温操作性能。而且由HgI2探测器构成的高分辨率X,γ射线谱仪，对低能光子的探测，其探测效率也大大优于Si和Ge探测器。此外，HgI2晶体是半绝缘体,其探测器的漏电流很小。而且其探测器电离效率高，能量线性高，能量分辨率高，经高辐射剂量照射后探测器的灵敏度不变(抗辐射性能好、无极化效应)，也具有很好的温度特性，可以工作在200-400℃下。另外用HgI2制备的探测器具有使用寿命长、耐气候变化、低功耗，计数率高，体积小、重量轻、致密性好以及电子学噪声低等特点。由于其具有诸多特性，所以在制备室温核辐射探测器时，碘化汞是一种很好的

6、备选材料。发展历史国外Chepur于1956年首先发现HgI2晶体具有优异的核辐射敏感特性。Willig和Roth于1971年首次提出采用HgI2制作室温核辐射探测器的设想。对于HgI2材料探测器的研究，国际上最重要的组织和个人有以色列RealTimeRadiography(RTR)公司和以色列Hebrew大学(HU)。以Schieber为代表，他们多年来一直从事HgI2方面的研究，1997年开始转入多晶HgI2厚膜的沉积、特性及X射线透视成像和工业无损检测方面的应用。美国VarianGinzton技术中心，Zentai及其同事从20

7、02开始一直从事大面积HgI2多晶探测器的研制以及X射线透射成像、实时成像和无损检测方面的应用。美国Constellation技术公司，Lodewijk等人从1991年开始从事HgI2单晶X和γ射线探测器的研制和材料性能的研究；加利福尼亚PhotonImaging公司和密西根大学也进行了较多的研究。其它在这方面也做了一定研究的组织有美国田纳西州Fisk大学，日本的Tohoku大学，韩国Inje大学，釜山国立大学，乌拉圭大学,巴西圣保罗大学等。国内国内研究碘化汞的主要机构有：四川大学材料系，也是国内研究最早的，文章发表于1986年到20

8、01年间，主要研究HgI2原料的提纯，单晶的生长以及核辐射探测器的制作。上海大学从2004年开始研究碘化汞多晶，采用PVD法生长多晶HgI2，并对其光电特性做了研究，随后作出了HgI2多晶核辐射探测器，并对能量分辨做了测