Optimization of radiation hardness and charge collection of edgeless silicon pixel sensors for photon science
硅传感器的有源边缘技术的最新进展使得能够通过利用无边缘传感器来开发大面积平铺硅像素探测器，其中模块之间具有小死区。这种技术已经在一些代工厂成功生产基于ATLAS和Medipix的硅像素传感器中得到了证明。然而，无边缘传感器的缺点是电离辐射的辐射硬度差和边缘像素的不均匀电荷收集。在这项工作中，辐射硬度的无边传感器具有不同的极性已经使用Synopsys TCAD与X射线辐射损伤参数的实施进行了研究。结果表明，如果不存在传统的保护环，则当前设计中没有一个能够在辐照至约10 MGy的剂量后实现高击穿电压（通常< 30 V）。此外，电荷收集模型已被开发，并被用来计算收集的电荷的边缘像素的无边缘传感器时，与X射线照射。该模型考虑了像素传感器内部的电场分布、X射线的吸收、电子和空穴的漂移和扩散、电荷共享效应以及ASIC中的阈值设置。研究发现，边缘像素的电荷收集不均匀是由电场的强烈弯曲引起的，这种不均匀性与偏置电压、传感器厚度以及有源边缘到最后一个像素的距离（“边缘间距”）有关。特别地，靠近传感器的有效边缘的最后几个像素对低能量X射线（< 10 keV）不敏感，特别是对于具有较厚Si和较小边缘空间的传感器。模型计算的结果与实测结果进行了比较，两者吻合较好。该模型已被用于优化边缘设计。
2014-10-03 physics.ins-det
Characterisation of a Thin Fully-Depleted SOI Pixel Sensor with Soft X-ray Radiation
本文介绍了一种背照式像素传感器的特性的结果，在绝缘体上硅技术制造的高电阻率基板与软X射线。传感器被减薄，并且在背板上植入薄的磷光体层接触。在LBNL Advanced Light Source上使用荧光辐射评估对2.12至8.6 keV X射线的响应。
2011-11-09 physics.ins-det
X-ray response evaluation in subpixel level for X-ray SOI pixel detectors
基于SOI像素技术，我们研制了事件驱动SOI像素探测器，命名为“XRPIX”（X射线soiPIXel），用于未来的X射线天文卫星，具有0.5 keV到40 keV的宽波段覆盖。XRPIX在每个像素点都有事件触发输出功能，可以获得几个$μ\rm s$的良好时间分辨率，并具有相关双采样功能，可以减少电噪声。由于XRPIX具有良好的时间分辨率，因此在10 keV以上的高能带，采用反符合技术，在XRPIX周围设置有源屏蔽计数器，可以大大降低非X射线本底。为了提高软X射线的灵敏度，必须使X射线入射面上的死层尽可能薄。由于处于开发初期的XRPIX 1b是前照式（FI）的XRPIX，因此低能量X射线光子被8 μ m厚的$\rm μ$电路层吸收，降低了软X射线波段的灵敏度。因此，我们开发了一种背照式（BI）器件XRPIX 2b，并确认了低至2.6 keV的高检测效率，低于该值时效率会受到读出噪声的影响。为了进一步提高软X射线波段的探测效率，我们研制了一种具有较低读出噪声的背照式器件XRPIX 3b。在这项工作中，我们以6 $\rm μm$节距向XRPIX 3b的传感器层侧照射准直为4 $\rm μm ϕ$的2- 5 keV X射线束。本文首次报道了亚像素级相对探测效率、增益和能量分辨率的均匀性。我们还证实了Matsumura等人报道的亚像素级相对检测效率的变化得到了改善。
2018-10-25 astro-ph.IM physics.ins-det
Charge collection efficiency mapping of interdigitated 4H-SiC detectors
采用离子束诱导电荷收集（IBIC）技术测量了4 H-SiC光电探测器的电荷收集效率（CCE），该探测器具有共面叉指肖特基势垒电极和背面的公共欧姆接触。IBIC地图获得使用聚焦质子束的能量为0.9 MeV和1.5 MeV，在不同的偏置电压和不同的敏感电极配置（电荷收集在顶部肖特基或在背面欧姆接触）。这些不同的实验条件已被建模使用二维有限元代码来解决伴随载波连续性方程，并得到的结果与实验结果进行了比较。模拟和实验的CCE地图之间的良好的一致性允许发生在像素化或条带探测器的电荷收集机制的详尽解释。
2016-08-26 physics.ins-det
Large-format photodetecting system pCam6060 with a GSENSE6060BSI CMOS detector, developed at SAO RAS and optimized for photometric methods
SAO RAS研发的搭载GSENSE6060BSI背照式CMOS探测器的pCam6060大尺寸光电探测系统，通过双增益通道合成实现低噪声与大动态范围，适用于天文测光长曝光观测。
2024-12-13 astro-ph.IM physics.ins-det
Electroluminescence collection cell as a readout for a high energy resolution Xenon gas TPC
AXEL是一种高压氙气TPC探测器，用于无中微子双β衰变研究。我们使用比例闪烁模式与一个新的电致发光光探测系统，以实现高能量分辨率的大型探测器。该检测器还具有跟踪能力，这使得显着的背景抑制。为了展示我们的检测技术，我们构建了一个10 L的原型检测器，充满了高达10 bar的氙气。在122 keV处，原型探测器获得的能量分辨率为4.0 $\pm$ 0.30 $\%$，外推到$^{136}$的$0νββ$衰变Q值时，对应于0.9 ~ 2.0%.
2017-11-24 hep-ex physics.ins-det
Pulse shape simulation for the reduced charge collection layer in p-type high-purity germanium detectors
School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University（北京师范大学物理与天文学院）；Department of Engineering Physics, Tsinghua University（清华大学工程物理系）；Max-Planck-Institut für Physik（马克斯·普朗克物理研究所）
本文提出了一种新的三维脉冲形状模拟方法，用于p型高纯锗探测器中减少电荷收集层的模拟，以提高低本底实验中对本底事件的识别和排除能力。
2026-03-09 physics.ins-det
Charge collection properties of irradiated depleted CMOS pixel test structures
介绍了在初始电阻率超过3 k $Ω$ cm的p型衬底上采用LFoundry 150 nm CMOS工艺制造的无源测试结构的边缘TCT和电荷收集测量。在用高达2 $\cdot$ 10 $^{15}$ n $_{\mathrm{eq}}$ /cm $^2$的反应堆中子辐照之前和之后进行测量。研究了两组器件：未减薄的（700 $μ$ m），其衬底通过顶部的注入物偏置;减薄的（200 $μ$ m），其背板经过处理和金属化。耗尽深度用Edge-TCT估计，收集的电荷用$^{90}$ Sr源使用具有25 ns成形时间的外部放大器测量。耗尽深度在给定的偏置电压随着中子注量的增加而减小，但在最高注量后，在250 V时仍然大于70 $μ$ m。在辐照后，用具有经处理的背板的减薄的检测器测量到高得多的收集电荷，尽管用Edge-TCT观察到相同的耗尽深度。在照射到2 $\cdot$ 10 $^{15}$ n $_{\mathrm{eq}}$ /cm $^2$后，也测量了超过5000个电子的收集电荷的最可能值。这足以确保这些探测器在升级后的HL-LHC的ATLAS实验中在像素探测器的外层成功运行。
2018-01-22 physics.ins-det
Direct Electron Detection And Imaging Using CCD
本计画的目的是探讨利用电荷耦合元件（CCD）直接侦测电子。对于超过100 KeV的电子，这可以在透射电子显微镜（TEM）中完成，但是对于空间等离子体仪器，较低的能量是感兴趣的。在背照式CCD的入射表面处，存在氧化物和硅的不敏感层。该层需要保持尽可能薄，以便检测具有短吸收深度的感兴趣的电子。在参数分析之后，我们将测量我们可以从电子与减薄层的相互作用中检测到的最小能量。通过结合两个单独的模型来模拟检测过程：第一：Mulasses，使用Geant 4来模拟入射电子与硅的相互作用，给出作为深度的函数的能量吸收;第二，Stern等人的电荷收集效率作为深度的函数的模型。结合这些模型给出了作为入射电子能量的函数的收集的电荷的测量，这是感兴趣的关系。
2015-10-26 nucl-ex physics.ins-det
Charge collection properties in an irradiated pixel sensor built in a thick-film HV-SOI process
HV-CMOS传感器在升级的LHC（HL-LHC）的ATLAS实验中用作跟踪探测器的研究最近一直是一个活跃的研究领域。内置在绝缘体上硅（SOI）技术的像素探测器的潜在候选人已经在辐射硬度TID（总电离剂量）和电荷收集后，中度中子照射的特点。在这篇文章中，我们提出了一个广泛的辐照硬度的研究结果，中子高达1x 10 e16 neq/cm 2的注量。采用边缘瞬态电流技术（E-TCT）测量了无源像素化结构中的电荷收集。发现有效空间电荷浓度的演变符合受主去除模型，在5 × 10 e14 neq/cm 2之后达到空间电荷浓度的最小值。探测器响应的像素内均匀性的调查揭示了SOI设计的外延硅层特性的寄生电荷收集。结果得到了支持的电荷收集在一个等效的探测器布局的数值模拟。
2017-10-26 physics.ins-det
Simulations of the nEDM@SNS light collection system efficiency
本文讨论了一种收集极化$^{3}$ He俘获超冷中子（UCN）过程中产生的闪烁光的系统，并给出了模拟结果。该系统将在橡树岭国家实验室的中子源（SNS）上的中子电偶极矩（nEDM）实验中实现。模拟结果表明，光收集系统平均收集每个UCN- $^{3}$ He捕获事件17个光电子（足以产生鲁棒信号），将射束方向上的事件位置重建到大约3 cm的精度，以高且空间均匀的效率（0.95，1%的变化）检测捕获事件，并拒绝大于50%的β衰变背景事件。
2021-10-08 nucl-ex physics.ins-det
A Study of Monolithic CMOS Pixel Sensors Back-thinning and their Application for a Pixel Beam Telescope
本文报告了详细的研究结果的电荷收集和信号噪声性能的CMOS单片像素传感器之前和之后的背面细化和他们的应用程序中的像素光束望远镜的ALS 1.5 GeV的$e^-$束测试设备。
2006-11-08 physics.ins-det
Characterization of a commercially available large area, high detection efficiency single-photon avalanche diode
我们表征了一种新的商业，背照式穿通硅单光子雪崩光电二极管（SPAD）SAP 500（激光元件。Inc.），以盖革模式操作，用于光子计数。我们表明，对于这种传感器的暗计数，检测效率，afterpulsing，过电压和工作温度之间存在显着的相互作用，有时需要一个精心的优化为特定的应用程序。我们发现，一个大的平坦的平台的敏感区域的直径约为0.5毫米，峰值量子效率为73%，在560 nm和定时精度下降到150 ps的半高宽是该SPAD的主要特点。
2013-11-08 physics.ins-det physics.optics quant-ph
