HitPix3——用于离子束治疗的新型 HV-CMOS 活动像素传感器

粒子治疗是一种已获临床接受的肿瘤治疗手段，全球已有超过一百个中心在运作。对位置和剂量率的高精度监测是粒子治疗临床成功的关键要素。我们开发了一种用于该束监测系统的高压 CMOS（HV-CMOS）单晶体活动像素传感器。HV-CMOS 技术在处理辐射容忍性方面优于其他技术。该 HV-CMOS 传感器采用 180 nm 商业工艺制造于高电阻率基片上。HitPix 传感器在高强度离子束环境中运行具有多个特定设计细节：hit-counting 像素、on-sensor 投影计算、辐射容忍设计和 frame-based 读出。其传感器面积为 9775 $\mu$m $\times$ 10110 $\mu$m，像素尺寸为 200 $\mu$m $\times$ 200 $\mu$m。新型 HitPix3 具备若干改进，包括修改后的像素放大器、二维 beam profile 投影计算以及像素内阈值调谐能力。实验测试未辐射的 HitPix3 传感器确认了这些功能，表明 HitPix3 是开发用于离子束监测传感器的重要一步。