5 mm 厚正交条带 CdZnTe 探测器系统电极设计的优化研究
仪器与探测器
2022-03-07 v1 天体物理仪器与方法
高能物理 - 实验
核实验
空间物理
摘要
电极几何结构是决定正交条带探测器性能的最重要因素之一。本工作的目的是研究具有不同电极宽度的 5 mm 厚交叉条带 CdZnTe 探测器的性能。我们的研究包括仿真和实验两个主要部分。我们采用了四种不同的阳极尺寸，范围从 0.1 mm 到 0.6 mm。阳极之间交错布置了尺寸从 0.3 mm 到 0.85 mm 不等的导向电极。阳极与导向电极条之间的最大间隙设为 0.3 mm，最小间隙为 0.125 mm。探测器的性能从导向电极偏置电压、能量分辨率和电荷共享效应等方面进行了研究。在仿真中，我们开发了基于 C++ 的仿真程序用于 CdZnTe 探测器内部的电荷输运及电极处的电荷收集。对于光子相互作用，我们使用 GEANT4 工具包；对于电场和权重势仿真，我们使用 COMSOL 软件。结果表明，当阴极施加 -500 V 时，-50 V 是我们探测器的最优导向电极偏置，且能量分辨率性能随导向电极宽度增加而下降。此外，电荷共享效应对较大的导向电极尺寸更为显著。实验结果进一步与仿真进行了比较，结果吻合良好，该比较验证了我们的仿真模型。不过，我们的仿真框架还需更好地估计 CdZnTe 的本征噪声。这些结果表明，为获得正交条带 CdZnTe 探测器的最佳性能，需要对电极宽度与导向电极偏置之间进行优化研究。
引用
@article{arxiv.2203.02332,
title = {Optimization study of the electrode design of a 5 mm thick orthogonal-strip CdZnTe detector system},
author = {Ali Murteza Altingun and Emrah Kalemci},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.02332},
year = {2022}
}