輻射檢測(cè)器和用于減小輻射檢測(cè)器中的被俘獲的電荷載子的量的方法
【專利摘要】一種基于半導(dǎo)體的光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器包括：半導(dǎo)體材料的基板(11)；檢測(cè)器偏置電壓源(12)，用于每當(dāng)在數(shù)據(jù)獲取時(shí)段(t1)期間在基板上施加檢測(cè)器偏置電壓；讀出布置(13)，用于每當(dāng)在數(shù)據(jù)獲取時(shí)段之后的讀出時(shí)段(t2)期間，響應(yīng)于光子被吸收重復(fù)地讀出表示被釋放在基板(11)中并且被輸送通過基板(11)的電荷的數(shù)據(jù)，其中，數(shù)據(jù)包含光子被吸收的電荷脈沖的數(shù)量；外部光源(15)，用于使基板暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從基板中的缺陷能級(jí)逃離；以及控制裝置(14)，其可操作地連接到檢測(cè)器偏置電壓源、所述讀出布置和所述外部光源?？刂蒲b置(14)被構(gòu)造為在至少一些所述讀出時(shí)段期間同時(shí)控制檢測(cè)器偏置電壓源切斷基板上的檢測(cè)器偏置電壓，并且控制外部光源(15)接通光，由此使基板(11)暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從基板中的缺陷能級(jí)逃離。
【專利說(shuō)明】
輻射檢測(cè)器和用于減小輻射檢測(cè)器中的被俘獲的電荷載子的量白勺方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本技術(shù)領(lǐng)域涉及基于半導(dǎo)體的X射線或伽瑪射線輻射檢測(cè)器。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體檢測(cè)器中，檢測(cè)器由一塊半導(dǎo)體材料組成，電極在半導(dǎo)體的相反面上。檢測(cè)器材料中的自由載子被耗盡，并且高電壓電場(chǎng)被施加在使用外部偏置的電極之間。來(lái)自外部放射源或X射線管的高能光子經(jīng)由光電或康普頓相互作用在半導(dǎo)體體積中產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。相互作用是兩步處理，其中，光電或康普頓事件中創(chuàng)建的高能光子經(jīng)由重復(fù)電子-空穴離子化而丟失它們的能量。由于該處理的高截面，電子-空穴對(duì)形成直徑僅幾微米的高度局部化電荷云。
[0003]用于成像的光子相互作用的一個(gè)重要方面在于，經(jīng)由光電效應(yīng)創(chuàng)建的電子-空穴對(duì)的數(shù)量與光子能成比例。電子和空穴的電荷云在電場(chǎng)中分離并且電子和空穴朝向相反電極移動(dòng)，造成通過裝置的臨時(shí)電流。該電流通常由電荷靈敏前置放大器集成，以測(cè)量由外部輻射產(chǎn)生的總電荷。另選地，檢測(cè)器是光子計(jì)數(shù)裝置，其通過讀出由相互作用導(dǎo)致的電子脈沖對(duì)被吸收的光子的數(shù)量進(jìn)行實(shí)際計(jì)數(shù)。
[0004]在測(cè)量期間，通常檢測(cè)器電壓被施加在電極上，這意味著在測(cè)量時(shí)段期間不斷地創(chuàng)建電子-空穴對(duì)。然而，在每個(gè)信號(hào)獲取時(shí)段之后，出現(xiàn)未檢測(cè)到進(jìn)一步電子-空穴對(duì)的時(shí)段。在對(duì)患者或其部分進(jìn)行成像時(shí)，檢測(cè)器可能需要具有非常高的重復(fù)率，這意味著每個(gè)幀中的信號(hào)獲取時(shí)間可以低至lms，而讀出時(shí)間可以是200微秒或更短。
[0005]半導(dǎo)體的問題是，在被摻雜的半導(dǎo)體內(nèi)出現(xiàn)深能級(jí)缺陷，這可能捕捉電荷載子并且降低殘余凈自由載子濃度。這些被俘獲的負(fù)和正電荷載子導(dǎo)致空間電荷形成并且影響半導(dǎo)體中的整體電場(chǎng)，并且可能導(dǎo)致噪音。在所得到的圖像中，一些像素可以是白色的(由于高濃度的電場(chǎng)朝向該像素)，而一些像素將是黑色的(由于低濃度的電場(chǎng)朝向該像素)。
[0006]US 2010/0078559 Al公開了一種解決方案，其中，電荷載子的停留時(shí)間通過外部光能源被明顯地減少，并且甚至在高通量曝光條件下，深能級(jí)缺陷的占用率(occupancy)也被維持接近于未被輻射的裝置的熱平衡。代替依賴于熱能釋放被俘獲載子，紅外光輻射被用于提供充足的能量以用于被俘獲的電荷載子從缺陷能級(jí)逃離。CcU-xZnxTe晶體對(duì)于該能量的紅外光是透明的，并且除了與目標(biāo)深能級(jí)缺陷的離子化相關(guān)聯(lián)的吸收之外，沒有附加吸收發(fā)生。這允許來(lái)自Cd1IZnxTe檢測(cè)器晶體的側(cè)源的照射幾何形狀。
[0007]然而，US2010/0078559 Al的方法的缺點(diǎn)在于，其要求檢測(cè)器的晶體對(duì)外部光學(xué)能源的光是透明的，這允許沒有附加吸收。這可能限制外部光學(xué)能源可用的范圍。
[0008]另一個(gè)缺點(diǎn)在于，可能降低檢測(cè)器的靈敏度，這是因?yàn)樗尫诺碾姾奢d子將與經(jīng)由將被檢測(cè)的輻射與檢測(cè)器的晶體之間的相互作用而創(chuàng)建的電荷載子混合，并且干擾檢測(cè)。這通?？赡懿皇菃栴}，但是在低輻射通量，被釋放的電荷載子可能導(dǎo)致檢測(cè)靈敏度的不可接受劣化。
[0009]又一個(gè)缺點(diǎn)在于，被釋放的負(fù)和正電荷載子不有效地重組，這將進(jìn)一步降低檢測(cè)器靈敏度。
[0010]又一個(gè)缺點(diǎn)在于，晶體對(duì)紅外光輻射的曝光增大了檢測(cè)器的暗電流。
[0011]EP 1018655 BI公開了一種用于去除輻射檢測(cè)面板中的預(yù)先曝光偽像的方法，并且更特別地，涉及一種用于通過使面板不斷地循環(huán)并且使用曝光前信息和曝光后信息最小化殘留圖像來(lái)操作和讀出來(lái)自X射線檢測(cè)面板的信息的方法。根據(jù)該方法的一個(gè)實(shí)施方式，面板不斷經(jīng)歷循環(huán)如下。在時(shí)間tl，高DC電壓(VC)被逐漸施加至頂部電極。一旦施加了全電壓，則在時(shí)間t2，其被維持在該電平，直到時(shí)間t3為止。在時(shí)間t4，DC電壓接下來(lái)逐漸返回到地(或零)，并且讀出用于所有檢測(cè)器元件(像素)的存儲(chǔ)電容器。來(lái)自電容器的數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。在時(shí)間t5，在讀出之后，使面板優(yōu)選地充滿均勻照明輻射(諸如可見輻射)(再次優(yōu)選地從兩側(cè))，直到時(shí)間t6為止。該步驟可以與US 5，563，421中描述的照明步驟相同。在時(shí)間t6，終止照明步驟，并且高DC電壓被重新施加至頂部電極。該循環(huán)被不斷地重復(fù)，并且來(lái)自每次讀出的讀出數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，替換之前獲取的所存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。在該模式的操作期間，面板據(jù)說(shuō)是備用模式。
[0012]當(dāng)發(fā)生成像曝光時(shí)，面板再次經(jīng)受DC電壓至頂部電極的逐漸施加。在DC電壓仍然被施加至頂部電極時(shí)，成像輻射曝光發(fā)生。在輻射曝光之后，電容器中存儲(chǔ)的電荷被再次讀出，并且曝光像素?cái)?shù)據(jù)被存儲(chǔ)在不同存儲(chǔ)位置或另一個(gè)存儲(chǔ)器中，而不替換緊接在前面板讀出的數(shù)據(jù)。
[0013]在輻射曝光之后，面板返回到備用模式，并且經(jīng)由照明、高DC電壓施加、電容器讀出和曝光之前的步驟等不斷循環(huán)。來(lái)自成像曝光之前的最后曝光的數(shù)據(jù)被保存用于校正曝光數(shù)據(jù)。
[0014]然而，這種過程不可應(yīng)用至以非常高的重復(fù)率進(jìn)行的成像，這是因?yàn)槊總€(gè)幀包含又一個(gè)時(shí)間段t6_t5，目的僅僅是優(yōu)選地從兩側(cè)用輻射(諸如可視輻射)來(lái)照明該面板。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本文檔的目的是公開輻射檢測(cè)器和方法，利用它們可以消除或至少緩解至少一些上述缺點(diǎn)。
[0016]第一方面涉及一種基于半導(dǎo)體的光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器，所述基于半導(dǎo)體的光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器包括:半導(dǎo)體材料的基板;檢測(cè)器偏置電壓源，所述檢測(cè)器偏置電壓源用于每當(dāng)在數(shù)據(jù)獲取時(shí)段期間在所述基板上施加檢測(cè)器偏置電壓;讀出布置，所述讀出布置用于每當(dāng)在數(shù)據(jù)獲取時(shí)段之后的讀出時(shí)段期間，響應(yīng)于光子被吸收，重復(fù)地讀出表示被釋放在所述基板中并且被輸送通過所述基板的電荷的數(shù)據(jù)，其中，所述數(shù)據(jù)包含光子被吸收的電荷脈沖的數(shù)量;外部光源，所述外部光源用于使所述基板暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從所述基板中的缺陷能級(jí)逃離；以及控制裝置，所述控制裝置可操作地連接到所述檢測(cè)器偏置電壓源、所述讀出布置和所述外部光源。
[0017]所述控制裝置被構(gòu)造為在至少一些所述讀出時(shí)段期間同時(shí)控制所述檢測(cè)器偏置電壓源切斷所述基板上的所述檢測(cè)器偏置電壓，并且控制所述外部光源接通所述光，由此使所述基板暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從所述基板中的缺陷能級(jí)逃離。
[0018]所述控制裝置可以被構(gòu)造為以循環(huán)方式控制所述檢測(cè)器偏置電壓源切斷所述基板上的所述檢測(cè)器偏置電壓，并且控制所述外部光源接通所述光，使得所述基板暴露于光，其中，僅在分別在所述輻射檢測(cè)器被構(gòu)造為檢測(cè)輻射的時(shí)間段之后的時(shí)間段期間使所述基板暴露于所述光。
[0019]所述控制裝置可以被構(gòu)造為在每個(gè)所述讀出時(shí)段期間同時(shí)控制所述檢測(cè)器偏置電壓源切斷所述基板上的所述檢測(cè)器偏置電壓，并且控制所述外部光源使所述基板暴露于光。
[0020]所述控制裝置可以被構(gòu)造為控制所述檢測(cè)器偏置電壓源每當(dāng)在讀出時(shí)段結(jié)束、在讀出時(shí)段結(jié)束之前的時(shí)間、或在讀出時(shí)段結(jié)束之后的時(shí)間，接通所述基板上的所述檢測(cè)器偏置電壓并且切斷所述外部光源。
[0021]所述控制裝置可以被構(gòu)造為在每個(gè)所述數(shù)據(jù)獲取時(shí)段期間控制所述檢測(cè)器偏置電壓源將所述檢測(cè)器偏置電壓施加在所述基板上，并且控制所述外部光源使所述基板不暴露于光。
[0022]所述數(shù)據(jù)獲取時(shí)段可以均在大約0.1ms到大約500ms之間，優(yōu)選地在大約0.5ms到大約200ms之間，并且更優(yōu)選地在大約Ims到大約I OOms之間。
[0023]所述讀出時(shí)段均在大約0.0lms到大約1ms之間，優(yōu)選地在大約0.1ms到大約5ms之間，并且更優(yōu)選地在大約Ims到大約4ms之間。
[0024]通過以上方面，通過僅在與所述輻射檢測(cè)器被用于檢測(cè)輻射的那些時(shí)段(S卩，上述數(shù)據(jù)獲取時(shí)段)分開的時(shí)段期間使半導(dǎo)體材料的基板暴露于光來(lái)減小被俘獲的電荷載子的量。
[0025]這意味著檢測(cè)器的重復(fù)率可以保持為尚；半導(dǎo)體材料的基板暴露于光完全不影響重復(fù)率，這是因?yàn)槠湓谝延械淖x出時(shí)段期間被執(zhí)行。這種解決方案可以不用EP1018655B1中公開的檢測(cè)器來(lái)執(zhí)行，這是因?yàn)槠淅鄯e電荷并且這種檢測(cè)器將受被釋放的電荷影響，這導(dǎo)致讀出被劣化或甚至無(wú)用。在以上方面中，使用光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器，并且在該檢測(cè)器中，像素在讀出期間被“鎖定”，并且隨后，由曝光釋放的電荷不影響讀出。
[0026]進(jìn)一步地，檢測(cè)器的基板不必須對(duì)所使用的光是透明的。由光在基板中的吸收創(chuàng)建的任何被釋放電荷載子可以在那里被加速，但是將不干擾檢測(cè)。出于相同的原因，由曝光釋放的被俘獲的電荷載子也不干擾檢測(cè)。
[0027]更進(jìn)一步地，在輻射檢測(cè)器被用于檢測(cè)輻射的每個(gè)時(shí)段(S卩，上述數(shù)據(jù)獲取時(shí)段)開始處，光一被切斷，暗電流就減小。
[0028]又進(jìn)一步地，可以獲得增大的信噪比。
[0029]僅在輻射檢測(cè)器被用于檢測(cè)輻射的時(shí)間段(S卩，上述數(shù)據(jù)獲取時(shí)段)期間在基板上施加的循環(huán)檢測(cè)器偏置電壓將進(jìn)一步減小被困在檢測(cè)器的基板中的深能級(jí)缺陷處的電荷載子的量。
[0030]而且，使基板暴露于光期間不存在檢測(cè)器偏置電壓使得能夠有效地重組被釋放的負(fù)和正電荷載子。
[0031]該方面的優(yōu)點(diǎn)在于，不“丟失”測(cè)量幀(measurement frame)，并且總測(cè)量時(shí)間將不增加。另一方面，其對(duì)光和檢測(cè)器偏置電壓的切換速度提出更高的要求。在重復(fù)率可能是IkHz或更高的一些應(yīng)用中，硬件局限性可能限制該方面的使用。
[0032]因此，本文檔提出了可以在硬件局限性可能限制第一方面的使用時(shí)使用的解決方案。
[0033]因此，第二方面涉及一種基于半導(dǎo)體的檢測(cè)器，所述基于半導(dǎo)體的檢測(cè)器包括:半導(dǎo)體材料的基板;檢測(cè)器偏置電壓源，所述檢測(cè)器偏置電壓源用于每當(dāng)在數(shù)據(jù)獲取時(shí)段期間在所述基板上施加檢測(cè)器偏置電壓;讀出布置，所述讀出布置用于每當(dāng)在數(shù)據(jù)獲取時(shí)段之后的讀出時(shí)段期間，響應(yīng)于光子被吸收，重復(fù)地讀出表示被釋放在所述基板中并且被輸送通過所述基板的電荷的數(shù)據(jù);外部光源，所述外部光源用于使所述基板暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從所述基板中的缺陷能級(jí)逃離；以及控制裝置，所述控制裝置可操作地連接到所述檢測(cè)器偏置電壓源、所述讀出布置和所述外部光源。
[0034]所述控制裝置被構(gòu)造為在分別在測(cè)量時(shí)段之后的基板處理時(shí)段期間同時(shí)控制所述檢測(cè)器偏置電壓源切斷所述基板上的所述檢測(cè)器偏置電壓，并且控制所述外部光源接通所述光，由此使所述基板暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從所述基板中的缺陷能級(jí)逃離，其中，每個(gè)測(cè)量時(shí)段包括多個(gè)數(shù)據(jù)獲取時(shí)段和多個(gè)讀出時(shí)段。
[0035]每個(gè)所述基板處理時(shí)段可以包括數(shù)據(jù)獲取時(shí)段的至少一部分或一個(gè)或多個(gè)讀出時(shí)段和/或一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)獲取時(shí)段。
[0036]所述控制裝置可以被構(gòu)造為以循環(huán)方式控制所述檢測(cè)器偏置電壓源切斷所述基板上的所述檢測(cè)器偏置電壓，并且控制所述外部光源接通光。
[0037]所述控制裝置可以被構(gòu)造為在每個(gè)所述測(cè)量時(shí)段期間控制所述檢測(cè)器偏置電壓源將所述檢測(cè)器偏置電壓施加在所述基板上，并且控制所述外部光源不使所述基板暴露于光。
[0038]所述數(shù)據(jù)獲取時(shí)段均短于大約10ms，優(yōu)選地短于大約5ms，更優(yōu)選地短于大約lms，并且最優(yōu)選地短于大約0.5ms。
[0039]所述讀出時(shí)段均短于大約5ms，優(yōu)選地短于大約Ims，更優(yōu)選地短于大約0.5ms，并且最優(yōu)選地短于大約0.1ms。
[0040]所述測(cè)量時(shí)段可以均比每個(gè)所述基板處理時(shí)段長(zhǎng)至少大約3倍，優(yōu)選地長(zhǎng)至少大約3倍，更優(yōu)選地長(zhǎng)至少大約5倍，并且最優(yōu)選地長(zhǎng)至少10倍。
[0041]該方面尤其有利于非常高重復(fù)率的應(yīng)用，其中，讀出時(shí)段非常短，以致硬件局限性可能在這樣的讀出時(shí)段期間限制檢測(cè)器偏置電壓源的切換。作為代替，在基板處理時(shí)段期間切斷檢測(cè)器偏置電壓，并且在該時(shí)段期間進(jìn)行的任何讀出可以簡(jiǎn)單地被丟棄。與測(cè)量時(shí)段的尺寸相比，數(shù)據(jù)的丟失將根據(jù)基板處理時(shí)段的尺寸發(fā)生。
[0042]輻射檢測(cè)器在每個(gè)方面中都可以是基于Cd-Te或Cd-Zn-Te的光子計(jì)數(shù)輻射檢測(cè)器，諸如用于二維成像的基于Cd-Te或Cd-Zn-Te的相機(jī)。
[0043]第三方面涉及一種用于減小基于半導(dǎo)體的輻射檢測(cè)器中的被俘獲的電荷載子的量的方法，該基于半導(dǎo)體的輻射檢測(cè)器包括:半導(dǎo)體材料的基板;檢測(cè)器偏置電壓源，所述檢測(cè)器偏置電壓源用于每當(dāng)在數(shù)據(jù)獲取時(shí)段期間在所述基板上施加檢測(cè)器偏置電壓;讀出布置，所述讀出布置用于每當(dāng)在數(shù)據(jù)獲取時(shí)段之后的讀出時(shí)段期間，響應(yīng)于光子被吸收，重復(fù)地讀出表示被釋放在所述基板中并且被輸送通過所述基板的電荷的數(shù)據(jù)，其中，所述數(shù)據(jù)包含光子被吸收的電荷脈沖的數(shù)量；以及外部光源，所述外部光源用于使所述基板暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從所述基板中的缺陷能級(jí)逃離。根據(jù)該方法，在至少一些所述讀出時(shí)段期間同時(shí)控制所述檢測(cè)器偏置電壓源切斷所述基板上的所述檢測(cè)器偏置電壓，并且控制所述外部光源接通所述光，由此使所述基板暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從所述基板中的缺陷能級(jí)逃離。
[0044]第四方面涉及一種用于減小基于半導(dǎo)體的檢測(cè)器中的被俘獲的電荷載子的量的方法，該基于半導(dǎo)體的檢測(cè)器包括:半導(dǎo)體材料的基板;檢測(cè)器偏置電壓源，所述檢測(cè)器偏置電壓源用于每當(dāng)在數(shù)據(jù)獲取時(shí)段期間在所述基板上施加檢測(cè)器偏置電壓;讀出布置，所述讀出布置用于每當(dāng)在數(shù)據(jù)獲取時(shí)段之后的讀出時(shí)段期間，響應(yīng)于光子被吸收，重復(fù)地讀出指示被釋放在所述基板中并且被輸送通過所述基板的電荷的數(shù)據(jù)；以及外部光源，所述外部光源用于使所述基板暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從所述基板中的缺陷能級(jí)逃離。根據(jù)該方法，在分別在測(cè)量時(shí)段之后的基板處理時(shí)段期間同時(shí)控制所述檢測(cè)器偏置電壓源切斷所述基板上的所述檢測(cè)器偏置電壓，并且控制所述外部光源接通所述光，由此使所述基板暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從所述基板中的缺陷能級(jí)逃離，其中，每個(gè)測(cè)量時(shí)段包括多個(gè)數(shù)據(jù)獲取時(shí)段和多個(gè)讀出時(shí)段。
[0045]第三和第四方面可以被修改，以結(jié)合用于執(zhí)行以上參照第一和第二方面公開的任何動(dòng)作的方法步驟。
[0046]進(jìn)一步特性和優(yōu)點(diǎn)將從此后給出的實(shí)施方式的詳細(xì)描述和附圖1至附圖3變得顯而易見，附圖1至附圖3僅通過說(shuō)明給出。
【附圖說(shuō)明】
[0047]圖1示意性地示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的輻射檢測(cè)器。
[0048]圖2示意性地示出了根據(jù)用于減小輻射檢測(cè)器中的被俘獲的電荷載子的量的方法的輻射檢測(cè)、檢測(cè)器偏置電壓和紅外光曝光的時(shí)刻圖。
[0049]圖3示意性地示出了根據(jù)用于減小輻射檢測(cè)器中的被俘獲的電荷載子的量的方法的輻射檢測(cè)、檢測(cè)器偏置電壓和紅外光曝光的時(shí)刻圖。
【具體實(shí)施方式】
[0050]圖1示意性地示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的基于半導(dǎo)體的X射線或伽瑪射線輻射檢測(cè)器。輻射檢測(cè)器包括:半導(dǎo)體材料的基板11;用于在基板上施加檢測(cè)器偏置電壓的檢測(cè)器偏置電壓源12;讀出布置13，該讀出布置13用于讀出表示被釋放在基板11中并且被輸送通過基板11的電荷的數(shù)據(jù)；以及控制裝置14，其可操作地連接到檢測(cè)器偏置電壓源12和讀出布置13以用于控制它們。輻射檢測(cè)器可以是基于Cd-Te或Cd-Zn-Te的輻射檢測(cè)器。
[0051 ] 檢測(cè)器布局和基板材料的示例還公開在US 5379336；US 6933505；US 7170062；US7189971 ；US7361881；US 2006/011853；US 2006/071174和US 2008/019477中，其內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。
[0052]輻射檢測(cè)器還包括外部光源15，外部光源15用于使基板11暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從基板12中的缺陷能級(jí)逃離?？刂蒲b置14被構(gòu)造為以循環(huán)方式控制外部光源15使基板11暴露于光(例如，紅外光)，以使得被俘獲的電荷載子能夠從基板11中的缺陷能級(jí)逃離，使得基板11僅在分別在輻射檢測(cè)器被構(gòu)造為檢測(cè)輻射的時(shí)間段之后的時(shí)間段期間暴露于光。
[0053]用于使基板11暴露于光以使得被俘獲的電荷載子能夠從基板12中的缺陷能級(jí)逃離的外部光源15可以是紅外光源，諸如提供合適波長(zhǎng)和功率的紅外光的紅外光發(fā)光二極管。給出已知輻射檢測(cè)器結(jié)構(gòu)和布局，可以計(jì)算合適紅外光波長(zhǎng)和功率并且本領(lǐng)域技術(shù)人員可以經(jīng)由實(shí)證研究發(fā)現(xiàn)。
[0054]控制裝置14可以被構(gòu)造為還控制檢測(cè)器偏置電壓源12以循環(huán)方式在基板11上施加檢測(cè)器偏置電壓，使得僅在輻射檢測(cè)器被構(gòu)造為檢測(cè)輻射的數(shù)據(jù)獲取時(shí)間段期間將檢測(cè)器偏置電壓施加在基板11上。
[0055]圖2示意性地示出了根據(jù)用于減小輻射檢測(cè)器(諸如圖1的輻射檢測(cè)器)中的被俘獲的電荷載子的量的方法的輻射檢測(cè)DET、檢測(cè)器偏置電壓HV和紅外光曝光IR的時(shí)刻圖。
[0056]輻射檢測(cè)器被構(gòu)造為在測(cè)量幀中重復(fù)地檢測(cè)輻射，其中，每個(gè)測(cè)量幀包括數(shù)據(jù)獲取時(shí)間段sa和讀出時(shí)間段ro，其中，數(shù)據(jù)獲取時(shí)間段sa具有長(zhǎng)度^并且讀出時(shí)間段ro具有長(zhǎng)度t2，其中，輻射檢測(cè)的重復(fù)率是l/Ui+t)。
[0057]控制裝置14可以被構(gòu)造為控制檢測(cè)器偏置電壓源12在基板11上施加檢測(cè)器偏置電壓HV，使得檢測(cè)器偏置電壓HV僅在數(shù)據(jù)獲取時(shí)間段sa期間被接通，并且控制外部光源15使基板11暴露于光IR，使得光僅在讀出時(shí)間段ro期間被接通。以這樣的方式，檢測(cè)器偏置電壓HV和光IR的切換與輻射檢測(cè)DET同步，并且檢測(cè)器偏置電壓HV和光IR的切換頻率與輻射檢測(cè)DET的重復(fù)率相同。
[0058]數(shù)據(jù)獲取時(shí)段均在大約0.1ms到大約500ms之間，優(yōu)選地在大約0.5ms到大約200ms之間，并且更優(yōu)選地在大約Ims到大約10ms之間，和/或讀出時(shí)段均在大約0.0Ims到大約1ms之間，優(yōu)選地在大約0.1ms到大約5ms之間，并且更優(yōu)選地在大約Ims到大約4ms之間。
[0059]如果要求，檢測(cè)器偏置電壓HV可以在每個(gè)數(shù)據(jù)獲取時(shí)間段sa開始之前被接通(如由圖2中的短時(shí)間段δ表示的)，使得檢測(cè)器偏置電壓HV在每個(gè)數(shù)據(jù)獲取時(shí)間段sa開始之前具有上升到合適電平的時(shí)間。另選地，當(dāng)每個(gè)數(shù)據(jù)獲取時(shí)間段sa開始時(shí)或在每個(gè)數(shù)據(jù)獲取時(shí)間段sa開始不久之后，可以接通檢測(cè)器偏置電壓HV。
[0060]圖3示意性地示出了根據(jù)用于減小輻射檢測(cè)器(諸如圖1的輻射檢測(cè)器)中的被俘獲的電荷載子的量的另選方法的輻射檢測(cè)DET、檢測(cè)器偏置電壓HV和紅外光曝光IR的時(shí)刻圖。
[0061]如在之前示出的實(shí)施方式中，輻射檢測(cè)器被構(gòu)造為在測(cè)量幀中重復(fù)地檢測(cè)輻射，其中，每個(gè)測(cè)量幀包括數(shù)據(jù)獲取時(shí)間段sa和讀出時(shí)間段ro。在圖3中，讀出時(shí)間段ro被表示為尖峰，以示出它們分別比數(shù)據(jù)獲取時(shí)間段sa短得多。
[0062]控制裝置14可以被構(gòu)造為控制檢測(cè)器偏置電壓源12在基板11上施加檢測(cè)器偏置電壓HV，使得在輻射檢測(cè)器被構(gòu)造為檢測(cè)輻射并讀出數(shù)據(jù)的多個(gè)測(cè)量幀(數(shù)據(jù)獲取時(shí)間段sa和讀出時(shí)間段ro)期間接通檢測(cè)器偏置電壓HV，并且在對(duì)應(yīng)于一個(gè)或更多個(gè)測(cè)量幀的時(shí)間期間切斷檢測(cè)器偏置電壓HV。接通偏置電壓HV的時(shí)間段由t3表示，并且稱為測(cè)量時(shí)段，并且切斷偏置電壓HV的時(shí)間段由t4表示，并且稱為基板處理時(shí)段。在切斷偏置電壓HV的時(shí)間段期間，數(shù)據(jù)可以或可以不被讀出布置13讀出。如果數(shù)據(jù)被讀出，則它們可以簡(jiǎn)單地被丟棄。
[0063]控制裝置14還可以被構(gòu)造為控制外部光源15使基板11暴露于光IR，使得光僅在偏置電壓HV被切斷的時(shí)間段期間被接通。
[0064]以這樣的方式，檢測(cè)器偏置電壓HV和光IR的切換與輻射檢測(cè)DET同步，并且檢測(cè)器偏置電壓HV和光IR的切換頻率低于輻射檢測(cè)DET的重復(fù)率。
[0065]數(shù)據(jù)獲取時(shí)段^可以均短于大約10ms，優(yōu)選地短于大約5ms，更優(yōu)選地短于大約Ims，并且最優(yōu)選地短于大約0.5ms，和/或讀出時(shí)段t2可以均短于大約5ms，優(yōu)選地短于大約Ims，更優(yōu)選地短于大約0.5ms，并且最優(yōu)選地短于大約0.Ims。
[0066]測(cè)量時(shí)段t3可以均比每個(gè)所述基板處理時(shí)段t4長(zhǎng)至少大約3倍，優(yōu)選地長(zhǎng)至少大約3倍，更優(yōu)選地長(zhǎng)至少大約5倍，并且最優(yōu)選地長(zhǎng)至少10倍。
[0067]另選地，控制裝置14可以被構(gòu)造為控制檢測(cè)器偏置電壓源12僅在時(shí)間段t3的數(shù)據(jù)獲取時(shí)間段sa期間在基板11上施加檢測(cè)器偏置電壓HV。但是，這要求與讀出時(shí)段匹配的檢測(cè)器偏置電壓HV切換。
[0068]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)想到，上面所公開的實(shí)施方式可以被修改為形成落入多項(xiàng)權(quán)利要求內(nèi)的進(jìn)一步實(shí)施方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于半導(dǎo)體的光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器，所述基于半導(dǎo)體的光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器包括: -半導(dǎo)體材料的基板(11)， -檢測(cè)器偏置電壓源(12)，所述檢測(cè)器偏置電壓源(12)用于每當(dāng)在數(shù)據(jù)獲取時(shí)段(^)期間在所述基板上施加檢測(cè)器偏置電壓， -讀出布置(13)，所述讀出布置(13)用于每當(dāng)在數(shù)據(jù)獲取時(shí)段之后的讀出時(shí)段(t2)期間，響應(yīng)于光子被吸收，重復(fù)地讀出表示被釋放在所述基板(II)中并且被輸送通過所述基板(11)的電荷的數(shù)據(jù)，其中，所述數(shù)據(jù)包含光子被吸收的電荷脈沖的數(shù)量， -外部光源(15)，所述外部光源(15)用于使所述基板暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從所述基板中的缺陷能級(jí)逃離，以及 -控制裝置(14)，所述控制裝置(14)可操作地連接到所述檢測(cè)器偏置電壓源、所述讀出布置和所述外部光源，其特征在于 -所述控制裝置(14)被構(gòu)造為在至少一些所述讀出時(shí)段期間同時(shí)控制所述檢測(cè)器偏置電壓源切斷所述基板上的所述檢測(cè)器偏置電壓，并且控制所述外部光源(15)接通所述光，由此使所述基板(I I)暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從所述基板中的缺陷能級(jí)逃離。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)器，其中，所述控制裝置被構(gòu)造為以循環(huán)方式控制所述檢測(cè)器偏置電壓源切斷所述基板上的所述檢測(cè)器偏置電壓，并且控制所述外部光源接通所述光，使得所述基板暴露于光，其中，僅在分別在所述輻射檢測(cè)器被構(gòu)造為檢測(cè)輻射的時(shí)間段(t i)之后的時(shí)間段(t2)期間使所述基板暴露于所述光。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)器，其中，所述控制裝置被構(gòu)造為在每個(gè)所述讀出時(shí)段期間同時(shí)控制所述檢測(cè)器偏置電壓源切斷所述基板上的所述檢測(cè)器偏置電壓，并且控制所述外部光源使所述基板暴露于光。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的檢測(cè)器，其中，所述控制裝置被構(gòu)造為控制所述檢測(cè)器偏置電壓源每當(dāng)在讀出時(shí)段結(jié)束、在讀出時(shí)段結(jié)束之前的時(shí)間W)、或在讀出時(shí)段結(jié)束之后的時(shí)間，接通所述基板上的所述檢測(cè)器偏置電壓并且切斷所述外部光源。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的檢測(cè)器，其中，所述控制裝置被構(gòu)造為在每個(gè)所述數(shù)據(jù)獲取時(shí)段期間控制所述檢測(cè)器偏置電壓源將所述檢測(cè)器偏置電壓施加在所述基板上，并且控制所述外部光源不使所述基板暴露于光。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的檢測(cè)器，其中，所述數(shù)據(jù)獲取時(shí)段均在大約0.1ms到大約500ms之間，優(yōu)選地在大約0.5ms到大約200ms之間，并且更優(yōu)選地在大約Ims到大約10ms之間，和/或所述讀出時(shí)段均在大約0.0lms到大約1ms之間，優(yōu)選地在大約0.1ms到大約5ms之間，并且更優(yōu)選地在大約Ims到大約4ms之間。7.—種基于半導(dǎo)體的檢測(cè)器，所述基于半導(dǎo)體的檢測(cè)器包括: -半導(dǎo)體材料的基板(11)， -檢測(cè)器偏置電壓源(12)，所述檢測(cè)器偏置電壓源(12)用于每當(dāng)在數(shù)據(jù)獲取時(shí)段(^)期間在所述基板上施加檢測(cè)器偏置電壓， -讀出布置(13)，所述讀出布置(13)用于每當(dāng)在數(shù)據(jù)獲取時(shí)段之后的讀出時(shí)段(t2)期間，響應(yīng)于光子被吸收，重復(fù)地讀出表示被釋放在所述基板(II)中并且被輸送通過所述基板(11)的電荷的數(shù)據(jù)， -外部光源(15)，所述外部光源(15)用于使所述基板暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從所述基板中的缺陷能級(jí)逃離，以及 -控制裝置(14)，所述控制裝置(14)可操作地連接到所述檢測(cè)器偏置電壓源、所述讀出布置和所述外部光源，其特征在于 -所述控制裝置(14)被構(gòu)造為在分別在測(cè)量時(shí)段(t3)之后的基板處理時(shí)段(t4)期間同時(shí)控制所述檢測(cè)器偏置電壓源切斷所述基板上的所述檢測(cè)器偏置電壓，并且控制所述外部光源(15)接通所述光，由此使所述基板(11)暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從所述基板中的缺陷能級(jí)逃離，其中，每個(gè)測(cè)量時(shí)段包括多個(gè)數(shù)據(jù)獲取時(shí)段和多個(gè)讀出時(shí)段。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的檢測(cè)器，其中，每個(gè)所述基板處理時(shí)段包括數(shù)據(jù)獲取時(shí)段的至少一部分。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的檢測(cè)器，其中，每個(gè)基板處理時(shí)段包括一個(gè)或多個(gè)讀出時(shí)段和/或一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)獲取時(shí)段。10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中的任一項(xiàng)所述的檢測(cè)器，其中，所述控制裝置被構(gòu)造為以循環(huán)方式控制所述檢測(cè)器偏置電壓源切斷所述基板上的所述檢測(cè)器偏置電壓，并且控制所述外部光源接通所述光。11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中的任一項(xiàng)所述的檢測(cè)器，其中，所述控制裝置被構(gòu)造為在每個(gè)所述測(cè)量時(shí)段期間控制所述檢測(cè)器偏置電壓源將所述檢測(cè)器偏置電壓施加在所述基板上，并且控制所述外部光源不使所述基板暴露于光。12.根據(jù)權(quán)利要求7至11中的任一項(xiàng)所述的檢測(cè)器，其中，所述數(shù)據(jù)獲取時(shí)段均短于大約1ms，優(yōu)選地短于大約5ms，更優(yōu)選地短于大約Ims，并且最優(yōu)選地短于大約0.5ms，和/或所述讀出時(shí)段均短于大約5ms，優(yōu)選地短于大約Ims，更優(yōu)選地短于大約0.5ms，并且最優(yōu)選地短于大約0.1ms。13.根據(jù)權(quán)利要求7至12中的任一項(xiàng)所述的檢測(cè)器，其中，所述測(cè)量時(shí)段均比每個(gè)所述基板處理時(shí)段長(zhǎng)至少大約3倍，優(yōu)選地長(zhǎng)至少大約3倍，更優(yōu)選地長(zhǎng)至少大約5倍，并且最優(yōu)選地長(zhǎng)至少10倍。14.一種用于減少基于半導(dǎo)體的光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器中的被俘獲的電荷載子的量的方法，所述基于半導(dǎo)體的光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器包括:半導(dǎo)體材料的基板(11);檢測(cè)器偏置電壓源(12)，所述檢測(cè)器偏置電壓源(12)用于每當(dāng)在數(shù)據(jù)獲取時(shí)段U1)期間在所述基板上施加檢測(cè)器偏置電壓；讀出布置(13)，所述讀出布置(13)用于每當(dāng)在數(shù)據(jù)獲取時(shí)段之后的讀出時(shí)段(t2)期間，響應(yīng)于光子被吸收，重復(fù)地讀出表示被釋放在所述基板(11)中并且被輸送通過所述基板(11)的電荷的數(shù)據(jù)，其中，所述數(shù)據(jù)包含光子被吸收的電荷脈沖的數(shù)量；以及外部光源(15)，所述外部光源(15)用于使所述基板暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從所述基板中的缺陷能級(jí)逃離，其特征在于以下步驟: -在至少一些所述讀出時(shí)段期間同時(shí)控制所述檢測(cè)器偏置電壓源切斷所述基板上的所述檢測(cè)器偏置電壓，并且控制所述外部光源(15)接通所述光，由此使所述基板(11)暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從所述基板中的缺陷能級(jí)逃離。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，以循環(huán)方式控制所述檢測(cè)器偏置電壓源切斷所述基板上的所述檢測(cè)器偏置電壓，并且控制所述外部光源接通所述光，使得所述基板暴露于光，其中，所述基板僅在分別在所述輻射檢測(cè)器被構(gòu)造為檢測(cè)輻射的時(shí)間段U^t1)之后的時(shí)間段(t4 ; t2 )期間暴露于所述光。16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，在每個(gè)所述讀出時(shí)段期間同時(shí)控制所述檢測(cè)器偏置電壓源切斷所述基板上的所述檢測(cè)器偏置電壓，并且控制所述外部光源使所述基板暴露于光。17.根據(jù)權(quán)利要求14至16中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，在每個(gè)所述數(shù)據(jù)獲取時(shí)段期間控制所述檢測(cè)器偏置電壓源將所述檢測(cè)器偏置電壓施加在所述基板上，并且控制所述外部光源使所述基板不暴露于光。18.根據(jù)權(quán)利要求14至17中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述數(shù)據(jù)獲取時(shí)段均在大約0.1ms到大約500ms之間，優(yōu)選地在大約0.5ms到大約200ms之間，并且更優(yōu)選地在大約Ims到大約10ms之間，和/或所述讀出時(shí)段均在大約0.0lms到大約1ms之間，優(yōu)選地在大約0.1ms到大約5ms之間，并且更優(yōu)選地在大約Ims到大約4ms之間。19.一種用于減小基于半導(dǎo)體的檢測(cè)器中的被俘獲的電荷載子的量的方法，所述基于半導(dǎo)體的檢測(cè)器包括:半導(dǎo)體材料的基板(11);檢測(cè)器偏置電壓源(12)，所述檢測(cè)器偏置電壓源(12)用于每當(dāng)在數(shù)據(jù)獲取時(shí)段U1)期間在所述基板上施加檢測(cè)器偏置電壓;讀出布置(13)，所述讀出布置(13)用于每當(dāng)在數(shù)據(jù)獲取時(shí)段之后的讀出時(shí)段(t2)期間，響應(yīng)于光子被吸收，重復(fù)地讀出表示被釋放在所述基板(11)中并且被輸送通過所述基板(I I)的電荷的數(shù)據(jù)；以及外部光源(15)，所述外部光源(15)用于使所述基板暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從所述基板中的缺陷能級(jí)逃離，其特征在于以下步驟: -在分別在測(cè)量時(shí)段(t3)之后的基板處理時(shí)段(t4)期間同時(shí)控制所述檢測(cè)器偏置電壓源切斷所述基板上的所述檢測(cè)器偏置電壓，并且控制所述外部光源(15)接通所述光，由此使所述基板(II)暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從所述基板中的缺陷能級(jí)逃離，其中，每個(gè)測(cè)量時(shí)段包括多個(gè)數(shù)據(jù)獲取時(shí)段和多個(gè)讀出時(shí)段。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，每個(gè)所述基板處理時(shí)段包括數(shù)據(jù)獲取時(shí)段的至少一部分。21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，每個(gè)基板處理時(shí)段包括一個(gè)或多個(gè)讀出時(shí)段和/或一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)獲取時(shí)段。22.根據(jù)權(quán)利要求19至21中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述控制裝置被構(gòu)造為以循環(huán)方式控制所述檢測(cè)器偏置電壓源切斷所述基板上的所述檢測(cè)器偏置電壓，并且控制所述外部光源接通所述光。23.根據(jù)權(quán)利要求19至11中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述數(shù)據(jù)獲取時(shí)段均短于大約1ms，優(yōu)選地短于大約5ms，更優(yōu)選地短于大約Ims，并且最優(yōu)選地短于大約0.5ms，和/或所述讀出時(shí)段均短于大約5ms，優(yōu)選地短于大約Ims，更優(yōu)選地短于大約0.5ms，并且最優(yōu)選地短于大約0.1ms。
【文檔編號(hào)】G01T1/24GK105899970SQ201580003927
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2015年2月20日
【發(fā)明人】克里斯特·烏爾貝里, M·烏雷奇, N·韋伯
【申請(qǐng)人】愛克斯康特有限公司