论文部分内容阅读
CdTe核辐射探测器是上世纪60年代发展起来的很有潜力的一种半导体核辐射探测器。CdTe具有较高的原子序数（Z=52,48）和较高的密度（6.2g/cm3）,所以它对X射线、γ射线的阻止能力高,吸收能力强,本征探测效率就高;同时,CdTe又有较大的禁带宽度（Eg为1.5eV,300K）,而且呈现非常高的阻抗(109～1011Ωcm),使得CdTe核辐射探测器可以在较大的温度范围内工作。因此,CdTe核辐射探测器已被大量生产并应用到多个研究领域,在空间物理、宇宙飞船、天文学、高层大气物理、反恐、防恐、反走私中对特殊材料的检查控制、核保障和核材料生产加工处理、核医学、剂量监测等方面有着重要应用,对人类社会的进步与发展、未知世界的探索起到不可估量的作用。同时我们也应该看到,CdTe化合物半导体探测器自身存在的缺陷:禁带相对较窄,电子、空穴迁移率的不均衡导致电荷收集不完全;此外探测器输出的信号还受到电子线路固有噪声,以及外来的各种干扰,如宇宙射线中的高能质子所产生的中子辐射、器壁的本底辐射线的影响,这些干扰叠加在信号上,使得信噪比降低,这些都影响探测器的能量分辨。为了提高CdTe化合物半导体探测器的能量分辨,我们发展了一种新的数字信号处理方法—根据最小残差值的模型匹配方法,消除平板型CdTe探测器输出信号所包含的噪音成分。首先,讨论了CdTe核辐射探测器的制备、结构、性能参数、平板型CdTe探测器γ射线输出信号的获取系统、电荷收集过程及其形成的脉冲波形,为脉冲处理方法的研究打下理论基础。其次,研究了不考虑消俘获效应的情况下的最小平均残差值法。根据最小残差值,从参照波形中找出与此实际输出波形最相似的参考波形,作为此输出波形的平滑曲线。通过这种信号处理,我们可以确定最初产生电荷的位置x,这样我们就可以修正电荷收集的损失,并且可以估计脉冲高度分布。再次,通过不考虑消俘获效应的情况下获得的参照波形与实际波形相比,我们发现实际波形的前沿与参照波形的前沿不是很好的吻合,这样电荷的消俘获效应不能忽略。为此我们试着考虑电荷的消俘获效应,发展了“快”部分模型匹配方法;同时我们根据前沿波形上升时间点的变化,提出了平均残差值,消除了平板型CdTe探测器的输出信号前沿部分所包含的噪音成分。最后,对本论文工作进行了总结,并对CdTe核辐射探测器的脉冲信号处理方法的研究方向进行了展望。