شبیه سازی عملکرد حسگر کم بهره بهمنی در آشکارسازی اشعه ایکس

در ارتقاء آشکارسازهای کارامد برای آشکارسازی اشعه ایکس در تصویربرداری، تفکیک انرژی و اتلاف زمانی و هزینه ساخت از جمله ویژگی هایی است که ما را به طراحی آشکارساز نیمه هادی سوق می دهد. دیود با بهره داخلی کم (LGAD) با داشتن تقویت کنندگی داخلی این امکان را می دهد که در میدان کافی، فرایند تکثیر داخلی را با شتاب دادن به حامل ها، انرژی لازم برای یونیزاسیون و تولید حامل های ثانویه برای تولید بهره بهتر (نسبت سیگنال به نویز بیش تر) و هم چنین بازده زمانی بیش تر (در محدوده نانوثانیه) فراهم کند. در این مقاله، آشکارساز سیلیکونی LGAD را با نرم افزار سیلواکو با اعمال ولتاژ بایاس معکوس و تابش در محدوده نور مرئی تا اشعه ایکس شبیه سازی کردیم. در این شبیه سازی، روش نیوتن و گامل به کار رفت؛ در روش نیوتن، یکی از سازوکارهای برهم کنش اشعه با ماده را متغیر و باقی آن ها را ثابت در نظر می گیرند ولی در روش گامل، تمامی سازوکارها به طور هم زمان حل می شود. در بازه طول موج در محدوده اشعه ایکس، جریان الکترونی در این آشکارساز از مرتبه ۴-۱۰ آمپر است و با افزایش انرژی این جریان کاهش می یابد. جریان تاریک از مرتبه ۶-۱۰ آمپر است. با اعمال نور مرئی با طول موج ۰/۴۵ میکرومتر و شدت ۱V/cm۲، جریان آشکارساز در حدود ۴-۱۰×۶/۵ آمپر به دست آمد. به ازای طول موج اشعه ایکس ۵-۱۰×۱/۰ میکرومتر و شدت ۱۰۸V/cm۲، جریان آشکارساز ۴-۱۰×۳/۵ آمپر به دست آمد. با توجه به زمان پاسخ سریع این آشکارساز و جریان در محدوده میکروآمپر، آشکارساز مزبور گزینه مناسبی برای آشکارسازی اشعه ایکس است. هم چنین این آشکارساز عملکرد خوبی در محدوده نور مرئی نشان می دهد.

Keywords:

اشعه ایکس , تصویربرداری , آشکارساز , حسگر کم بهره بهمنی