混合像素探测器电荷传输仿真的优化与验证——包含电荷排斥效应
仪器与探测器
2025-06-12 v1
摘要
对于需要高空间分辨率的新兴混合像素探测器应用（例如 X射线成像中的亚像素插值和基于深度学习的电子定位），对探测器内电荷传输过程的精确建模高度需求。为此，已开发出两种开源、基于时间步长的蒙特卡罗仿真方法，均显式包含电荷排斥效应，这在电荷共享变得重要时被证明是必需的。第一种方法采用通过 GPU 加速的暴力计算来建模电荷载流子动力学，包括漂移、扩散和排斥。第二种方法采用简化的球形模型，显著降低了计算复杂度。已开发出电荷传输行为的参数化方案，以实现高效、快速的 X射线仿真事件生成。两种方法均通过在 SOLEIL 同步辐射 METROLOGIE 束线上使用单色 X射线束进行的实验数据进行严格验证，显示与测量的像素能谱在 various 传感器厚度、偏置电压和不同光子能量下优异一致。进一步定量评估了排斥效应对电荷载流子分布的影响。讨论了这些仿真方法在不同粒子探测和探测器技术中的潜在应用。
引用
@article{arxiv.2506.09712,
title = {Optimization and validation of charge transport simulation for hybrid pixel detectors incorporating the repulsion effect},
author = {X. Xie and A. Bergamaschi and M. Brückner and M. Carulla and R. Dinapoli and S. Ebner and K. Ferjaoui and A. Francesca Mazzoleni and J. Franklin Mulvey and V. Gautam and D. Greiffenberg and S. Hasanaj and J. Heymes and V. Hinger and V. Kedych and T. King and S. Li and C. Lopez-Cuenca and D. Mezza and K. Moustakas and A. Mozzanica and M. Müller and K. A. Paton and C. Ruder and B. Schmitt and P. Sieberer and S. Silletta and D. Thattil and J. Zhang and E. Fröjdh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.09712},
year = {2025}
}