室温の高フラックス放射線測定のための新しいCDZNTE検出器の開発

最近、CDZNTE（CZT）検出器は、高磁束でも室温X線分光法のために広く提案および開発されており、デバイスとクリスタル成長技術の両方に多大な努力が払われています。この作業では、イタリアのIMEM-CNRパルマで最近開発された新しいTravelling-Heater-Method（THM）成長CZT検出器のパフォーマンスが提示されています。金のエレクトロレス接点を備えた厚い平面検出器（厚さ3 mm）が実現し、検出器の表面（4.1 mm×4.1 mm）とガードリング電極に囲まれた中央のアノード（2 mm×2 mm）を覆う平面カソードがありました。室温（1000 V cm-1で4.7 na cm-2）での低漏れ電流を特徴とする検出器は、高バイアス電圧（> 7000 V cm-1）でも良好な室温操作を可能にします。低いレート（200カウントS-1）で、検出器は、市販のフロントエンドエレクトロニクス（A250F/NF充電感受性プリアンプ、AMPTEKEKを使用することにより、59.5 KEV（241amソース）の最大2200 Vで約4％FWHMを示します。、米国;高いレート（1 Mcounts S-1）では、パレルモ大学（イタリア）のDIFCで開発されたカスタム設計のデジタルパルス処理電子機器と結合された検出器は、分光分解能の低い分解能を示しています。59.5 keV（241am source）が測定され、1 Mcounts S-1でそれぞれ0.4％と60％のスループットがありました。50％のスループットを持つ122.1 keV（57COソース）での7.7％FWHMのエネルギー分解能は、550 kCounts S-1（エネルギー分解能3.2％）で得られました。これらのアクティビティは、高フラックスエネルギー分解X線イメージングのためのエネルギー分解光子カウントシステムの開発に関するイタリアの研究プロジェクトの枠組みにあります。

Recently, CdZnTe (CZT) detectors have been widely proposed and developed for room-temperature X-ray spectroscopy even at high fluxes, and great efforts have been made on both the device and the crystal growth technologies. In this work, the performance of new travelling-heater-method (THM)-grown CZT detectors, recently developed at IMEM-CNR Parma, Italy, is presented. Thick planar detectors (3 mm thick) with gold electroless contacts were realised, with a planar cathode covering the detector surface (4.1 mm × 4.1 mm) and a central anode (2 mm × 2 mm) surrounded by a guard-ring electrode. The detectors, characterized by low leakage currents at room temperature (4.7 nA cm-2 at 1000 V cm-1), allow good room-temperature operation even at high bias voltages (>7000 V cm-1). At low rates (200 counts s-1), the detectors exhibit an energy resolution around 4% FWHM at 59.5 keV (241Am source) up to 2200 V, by using commercial front-end electronics (A250F/NF charge-sensitive preamplifier, Amptek, USA; nominal equivalent noise charge of 100 electrons RMS). At high rates (1 Mcounts s-1), the detectors, coupled to a custom-designed digital pulse processing electronics developed at DiFC of University of Palermo (Italy), show low spectroscopic degradations: energy resolution values of 8% and 9.7% FWHM at 59.5 keV (241Am source) were measured, with throughputs of 0.4% and 60% at 1 Mcounts s-1, respectively. An energy resolution of 7.7% FWHM at 122.1 keV (57Co source) with a throughput of 50% was obtained at 550 kcounts s-1 (energy resolution of 3.2% at low rate). These activities are in the framework of an Italian research project on the development of energy-resolved photon-counting systems for high-flux energy-resolved X-ray imaging.