專利名稱：非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)，它有不分段的電極，唯一地確定輻射探測(cè)事件的方位角和徑向位置。
高純鍺(HPGe)探測(cè)器(見G.F.Knoll的“輻射探測(cè)器及輻射測(cè)量”Wiley 1989，第2，4，11和12章)常被用于能譜學(xué)及與探測(cè)γ-射線和其它高能光子有關(guān)的場(chǎng)合。這些探測(cè)器主要包括由極為高純并有輕微摻雜的鍺制成的大型鍺二極管。鍺晶體被機(jī)械加工成所需的形狀，如平面或共軸形狀。將多個(gè)電極加在探測(cè)器的相對(duì)接觸頭處，根據(jù)大塊鍺的摻雜情況，其中之一是p+或n+類所形成的整流電極。給各電極加一反向的偏壓。該電壓高到足以引起所有鍺的大量消耗(即在電場(chǎng)下)。撞擊在探測(cè)器上的γ-射線將與鍺原子碰撞，造成空穴-電子載流子對(duì)的生成。這些空穴和電子被各電極收集。被各電極收集的總電荷與被探測(cè)的光子能量有關(guān)。
這些作為γ-射線譜儀的探測(cè)器的能量分辨率是非常好的。例如，對(duì)于能量為1MeV的γ-射線而言，作為探測(cè)器-電子系統(tǒng)產(chǎn)生的高斯峰的半寬度測(cè)得的能量分辨率要好于千分之二。再有，這些探測(cè)器目前適用于非常大的尺寸(直徑8cm、長(zhǎng)8cm的圓柱體)，并因此而有較高的γ-探測(cè)效率。
于是，盡管價(jià)格高以及在液氮溫度下冷卻探測(cè)器的不便，它們?nèi)允呛私Y(jié)構(gòu)研究中所選用的探測(cè)器。目前采用大陣列來實(shí)施這些研究(“LBL-USA的Gammasphere”，Legnato-Italy的“Euroball” )，它們將100或更多的探測(cè)器安裝成球形結(jié)構(gòu)。還有“Miniball”(40-60個(gè)探測(cè)器)正處于設(shè)計(jì)階段。在這些實(shí)驗(yàn)中，放在球中心處的靶子受到快速重離子的轟擊。所產(chǎn)生的γ-射線給出科學(xué)家所尋找的信息。然而，發(fā)射γ-射線時(shí)的核反沖引起所發(fā)射的γ-能量線因多普勒頻移而被加寬。減輕由多普勒頻移引起的不精確性的唯一辦法是通過辨識(shí)事件在探測(cè)器中發(fā)生的位置而修正能譜。這又增加了在探測(cè)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)追蹤γ-射線的得益，從而額外增加了單次命中的多次相互作用與多次命中之間的辨別(見“核結(jié)構(gòu)及物理研究方法”A371(1996)，489-496)。
為了得到位置信息而提出的一種改型和嘗試是“分段”，即用多條細(xì)分隔線將外接觸頭和/或內(nèi)接觸頭分成兩個(gè)或多個(gè)彼此電絕緣的導(dǎo)電面。例如，將“Gammasphere”中的110個(gè)探測(cè)器當(dāng)中的60個(gè)被二重分段，即探測(cè)器的外接觸頭分成電絕緣的兩個(gè)等分。信號(hào)從中央接觸頭(總能量)和側(cè)接觸頭(位置)被得到。為了進(jìn)一步改善位置分辨率，開始提出多分段(如LBL的“GRETA”計(jì)劃采用32分段)。
應(yīng)予說明的是，雖然分段肯定行得通，但這額外增大了系統(tǒng)的成本，因?yàn)橐谱鞣侄蔚奶綔y(cè)器是比較困難的，而且每個(gè)分段的線道需要成套的電子線路。另外，分段的探測(cè)器固有的可靠性較小。
眾所周知的是γ-射線以復(fù)雜的方式與鍺相互作用，常常引起多重相互作用。
這看來使得脈沖形狀的分析是困難，乃至是不可能的。但實(shí)際上，作為位置測(cè)量的方法，三種因素的介入大大改善了脈沖形狀分析的可行性。隨著能量的增加，散射截面沿前進(jìn)方向變得越來越尖銳。當(dāng)散射角較大時(shí)，大部分能量淀積在第一次相互作用中。低能時(shí)，光電效應(yīng)(一次相互作用)占優(yōu)勢(shì)。由于這些因素，看來雖然存在多種散射，這種散射降低測(cè)量的精度，但作為位置測(cè)量的方法，實(shí)際上并不妨害信號(hào)脈沖分析的可行性。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種改善的輻射探測(cè)系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一目的在于提供這樣一種改進(jìn)的輻射探測(cè)系統(tǒng)，它采用不分段的電極，唯一地確定輻射探測(cè)事件的方位角和徑向位置。
本發(fā)明的又一目的在于提供這樣一種改進(jìn)的輻射探測(cè)系統(tǒng)，其中可使探測(cè)二極管的一個(gè)或者兩個(gè)電極分段。
本發(fā)明的又一目的在于提供這樣一種改進(jìn)的輻射探測(cè)系統(tǒng)，其中內(nèi)、外電極之間的每一段路徑的長(zhǎng)度，或者至少探測(cè)二極管的每個(gè)非對(duì)稱部分中的每個(gè)這種路徑的長(zhǎng)度是不同的。
本發(fā)明的又一目的在于提供這樣一種改進(jìn)的輻射探測(cè)系統(tǒng)，它能較為可靠地、簡(jiǎn)單地和較容易地被制作和使用，而且還可遠(yuǎn)超過采用分段電極所能得到的分辨率。
由實(shí)現(xiàn)下述信息而產(chǎn)生本發(fā)明，根據(jù)這種信息，可以更簡(jiǎn)單、更可靠和更少花費(fèi)的方式不必對(duì)電極分段即可得到輻射照射在探測(cè)器上的位置，即，使用非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)，所述探測(cè)系統(tǒng)的內(nèi)、外電極被這樣成形和被定位，使它們之間的每一條路徑長(zhǎng)度不同，從而由探測(cè)的輻射事件所得的脈沖的上升時(shí)間可以唯一地確定該事件的方位角和徑向位置。
本發(fā)明的特征在于，一種非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)包括一個(gè)半導(dǎo)體二極管，該二極管具有在二極管外周緣處的外電極，和位于該二極管內(nèi)一個(gè)位置處的內(nèi)電極，其中內(nèi)電極和外電極上的各點(diǎn)之間的每條最短路徑的長(zhǎng)度不同，用以產(chǎn)生與二極管內(nèi)發(fā)生的輻射探測(cè)事件的方位角和徑向位置唯一對(duì)應(yīng)的脈沖上升時(shí)間。
在一種優(yōu)選實(shí)施例中，半導(dǎo)體二極管可為鍺，而且可為N-型鍺。外電極可以是不被分段的和連續(xù)的。內(nèi)電極可為中空的，并且它也是不被分段的和連續(xù)的。內(nèi)電極可為環(huán)形截面；外電極也可為環(huán)形截面。內(nèi)、外電極的縱軸一般可為平行的，它們可以是共軸的，或者它們可以是互相偏心的。外電極可以是非對(duì)稱的，內(nèi)電極也可以是非對(duì)稱的，或者內(nèi)、外電極可以都是對(duì)稱的，并且它們的對(duì)稱軸可以是不一致的?？梢杂幸粋€(gè)脈沖上升時(shí)間分析裝置，響應(yīng)一個(gè)脈沖的脈沖上升時(shí)間，所述上升時(shí)間用于確定產(chǎn)生該脈沖之輻射事件的方位角和徑向位置。脈沖上升時(shí)間分析裝置可以包含用于確定脈沖上升時(shí)間響應(yīng)在電極之間產(chǎn)生空穴電子流擴(kuò)散之探測(cè)事件的路徑長(zhǎng)度的部件，所述上升時(shí)間用于確定該事件在二極管中的方位角位置。脈沖上升時(shí)間分析裝置還可以包含用于確定與探測(cè)事件所產(chǎn)生的每個(gè)空穴及電子的電荷相關(guān)的脈沖上升時(shí)間的部件，所述上升時(shí)間用于確定二極管中該事件的徑向位置。
本發(fā)明的特征還在于，一種非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)包括一個(gè)對(duì)稱的半導(dǎo)體二極管，該二極管包含在二極管外周緣處相應(yīng)對(duì)稱的外電極，和位于該二極管內(nèi)的對(duì)稱內(nèi)電極。至少有一個(gè)分段，用以將所述二極管分成若干個(gè)非對(duì)稱的部分。內(nèi)電極和與所述非對(duì)稱部分相關(guān)的部分外電極上的各點(diǎn)間的每條最短路徑的長(zhǎng)度不同，用以產(chǎn)生與二極管內(nèi)發(fā)生的輻射探測(cè)事件的方位角和徑向位置唯一對(duì)應(yīng)的上升時(shí)間。
在一種優(yōu)選實(shí)施例中，半導(dǎo)體二極管可為鍺，而且可為N-型鍺。外電極可以是不被分段的和連續(xù)的。內(nèi)電極可為中空的，并且它也是不被分段的和連續(xù)的。內(nèi)電極可為環(huán)形截面，就像外電極所可以是的那樣。內(nèi)、外電極的縱軸一般可為平行的，它們可以是共軸的，或者它們可以是互相偏心的。本系統(tǒng)可以包括脈沖上升時(shí)間分析裝置，響應(yīng)一種脈沖的脈沖上升時(shí)間，所述上升時(shí)間用于確定產(chǎn)生該脈沖之輻射事件的方位角和徑向位置。脈沖上升時(shí)間分析裝置可以包含用于確定脈沖上升時(shí)間響應(yīng)在電極之間產(chǎn)生空穴電子流擴(kuò)散之探測(cè)事件的路徑長(zhǎng)度的部件，所述上升時(shí)間用于確定該事件在二極管中的方位角位置。脈沖上升時(shí)間分析裝置還可以包含用于確定與探測(cè)事件所產(chǎn)生的每個(gè)空穴及電子的電荷相關(guān)的脈沖上升時(shí)間的部件，所述上升時(shí)間用于確定二極管中該事件的徑向位置。
從以下參照具體實(shí)施例和附圖的描述，可使那些熟悉本領(lǐng)域的人發(fā)現(xiàn)其它的目的、特性和優(yōu)點(diǎn)，其中
圖1是現(xiàn)有技術(shù)輻射探測(cè)器的三維示意圖；圖2是沿圖1的2-2線所取的斷面圖；圖3是表示沒有分段電極，不能確定探測(cè)事件方位角的圖1和圖2中探測(cè)器斷面的放大示意圖；圖4是本發(fā)明非對(duì)稱探測(cè)器的平面示意圖，其中外電極和內(nèi)電極都是對(duì)稱的，但它們的對(duì)稱軸不一致；
圖5是本發(fā)明非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)的示意方框圖，它確定由探測(cè)器探測(cè)的探測(cè)事件的能量、方位角和徑向位置；圖6表示輸入所述系統(tǒng)的輸入脈沖；圖7是圖6脈沖被延遲之后的視圖；圖8表示從圖6的輸入脈沖減去圖7延遲脈沖的結(jié)果；圖9是類似于圖4的表示0-180°各種方位角θ的斷面視圖；圖10表示沿0°半徑的方位角位置發(fā)生的脈沖的上升時(shí)間；圖11是類似于圖10的視圖，其中脈沖的上升時(shí)間指示沿90°半徑的方位角位置；圖12是類似于圖10和11的視圖，其中脈沖的上升時(shí)間指示沿180°半徑的方位角位置；圖13是類似于圖4和9所示本發(fā)明輻射探測(cè)器的視圖，表示在內(nèi)、外電極間三個(gè)不同徑向距離A，B和C處探測(cè)事件；圖14表示脈沖的波形，它的上升時(shí)間隨事件A，B和C發(fā)生的徑向位置而變；圖15是本發(fā)明輻射探測(cè)器斷面的平面示意圖，該探測(cè)器具有另一種幾何結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)、外電極二者都是對(duì)稱的，但它們的對(duì)稱軸不一致；圖16是類似于圖15的視圖，其中內(nèi)電極為非對(duì)稱的，而外電極是對(duì)稱的；圖17是類似于圖15和16的視圖，其中外電極為非對(duì)稱的，而內(nèi)電極是對(duì)稱的；圖18是類似于圖15-17的視圖，其中內(nèi)、外電極都是非對(duì)稱的；圖19是類似于圖15-18的視圖，其中內(nèi)、外電極都是對(duì)稱的，并按照本發(fā)明用一個(gè)分段將其分成兩個(gè)非對(duì)稱的部分；圖20是類似于圖19的視圖，其中有兩個(gè)對(duì)稱軸，并用兩個(gè)分段將二極管分成四個(gè)非對(duì)稱的部分；圖21是類似于圖19和20的視圖，其中內(nèi)、外電極都是對(duì)稱的，并使它們的對(duì)稱軸一致，用內(nèi)接觸頭或外接觸頭上的分段將二極管分成兩個(gè)非對(duì)稱的部分。
圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)輻射探測(cè)器10由被包裝于圓柱形外電極14的圓柱形N-型鍺晶體12制成，它有在中心放置的中空內(nèi)電極16，內(nèi)電極16與縱軸18共軸地延伸通過鍺晶體12從面20到面22的部分通路(見圖2)。利用電池24給如此形成的二極管加以偏壓，電池的正極連到內(nèi)電極16，其負(fù)極經(jīng)負(fù)載電阻26連到外電極14。
有如圖3所能見到者，這里示意地表示面20并將之放大，電極16被表示實(shí)心，而不是中空的，這些現(xiàn)有技術(shù)的探測(cè)器能夠確定在何處徑向地發(fā)生了探測(cè)事件。例如，能將發(fā)生在點(diǎn)28處的探測(cè)事件28與在半徑30、34處，在內(nèi)電極16或外電極14處發(fā)生的事件區(qū)分開來。不過，在這種現(xiàn)有技術(shù)裝置中，如果不使內(nèi)電極或外電極被分段，則不能得到有關(guān)事件28的方位角信息。譬如，如果將外電極14分成兩段，則能確定事件28發(fā)生在探測(cè)器10的一個(gè)半部或另一個(gè)半部。如果有四個(gè)分段，則能作出該事件按方位角發(fā)生在這四個(gè)四分之一哪一個(gè)中的確定。如果有32個(gè)部分，則可作出在探測(cè)器的第32部分內(nèi)發(fā)生了所述事件的確定。當(dāng)然，這種分段的結(jié)構(gòu)和分段檢測(cè)，以及附加的與它們相關(guān)的復(fù)雜電路增加了制作這種裝置的時(shí)間、負(fù)擔(dān)和成本。
按照本發(fā)明，通過限定兩個(gè)電極的形狀和位置，可以制成一種既能給出徑向位置又能給出方位角的探測(cè)器，而無需電極的分段，使得一個(gè)電極與另一個(gè)電極上各點(diǎn)之間的最短路徑有不同的長(zhǎng)度，從而產(chǎn)生脈沖，其上升時(shí)間唯一地表示在此二極管內(nèi)發(fā)生的輻射事件的方位角位置和徑向位置。例如，本發(fā)明的探測(cè)器10a可以有對(duì)稱的外電極14a和對(duì)稱的內(nèi)電極16a，但外電極14a的對(duì)稱軸40并不與圓環(huán)形內(nèi)電極16a的對(duì)稱軸一致。圓環(huán)形內(nèi)電極16a的對(duì)稱軸由它的每一個(gè)直徑限定。由于這種結(jié)構(gòu)，內(nèi)電極16a直接到外電極14a各點(diǎn)間的路徑將與任何其它這樣的路徑長(zhǎng)度不同。有如將要看到的，這使脈沖的上升時(shí)間能夠唯一地確定方位角位置和徑向位置。
本發(fā)明的探測(cè)器，如圖5的探測(cè)器10a接收比如γ-射線輻射50，并對(duì)前置放大器52提供表示它的模擬信號(hào)，放大器52回過來再對(duì)信號(hào)處理放大器54提供信號(hào)，這又給數(shù)字轉(zhuǎn)換器56提供一個(gè)表示總能量E的信號(hào)，用以進(jìn)一步提供給列表方式存儲(chǔ)器58。同一信號(hào)還提供給延遲線限幅放大器60，比如由Oak Ridge，Tennessee的EG&G ORTEC公司制造的EG&G ORTEC 460。這些來自前置放大器52的輸入信號(hào)受到延遲，并被從原來未被延遲的信號(hào)中減去，給出輸出脈沖62，此脈沖表示從前置放大器52輸入的脈沖的上升時(shí)間64。脈沖62被提供給兩個(gè)脈沖形狀分析器66和68，此二者可由OakRidge，Tennessee的EG&G ORTEC公司制造的EG&G ORTEC電路552實(shí)現(xiàn)。二脈沖形狀分析器都按公知的關(guān)于MOD460放大器所給脈沖的后沿固定分級(jí)時(shí)間原則工作。這個(gè)原則在電路552的使用手冊(cè)上有所說明。脈沖形狀分析器電路66在10％和30％處取樣上升時(shí)間，并將它們提供給時(shí)間-振幅轉(zhuǎn)換器70，由轉(zhuǎn)換器70給出在10％到30％之間的上升時(shí)間的振幅表示。脈沖形狀分析器電路68按同樣的方式運(yùn)行，但代之以在10％和90％點(diǎn)取樣，將它們提供給時(shí)間-振幅轉(zhuǎn)換器72，由轉(zhuǎn)換器72給出在10％到90％之間的上升時(shí)間的振幅表示。由模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器74將10-90％之間的上升時(shí)間轉(zhuǎn)換成用以確定被探測(cè)事件之方位角位置的數(shù)字信號(hào)。從時(shí)間-振幅轉(zhuǎn)換器70輸出的10-30％之間的上升時(shí)間表示被提供給模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器76，它給出10-30％之間的上升時(shí)間的數(shù)字輸出表示。來自ADC76的10-30％之間的上升時(shí)間和來自ADC74的10-90％之間的上升時(shí)間被用來確定探測(cè)事件的徑向位置。這種列表方式存儲(chǔ)器存儲(chǔ)來自分別表示脈沖能量、由探測(cè)器10a探測(cè)的輻射探測(cè)事件脈沖表示的徑向位置與方位角位置的三個(gè)ADC56、74和76的三個(gè)字。采用脈沖形狀中所固有的全部信息能夠?qū)崿F(xiàn)更為完善的電子學(xué)處理。
圖5中由延遲線限幅放大器60發(fā)生脈沖62被示于圖6、7和8中，其中給延遲線限幅放大器60的輸入表現(xiàn)為具有上升時(shí)間82-84范圍的脈沖80。被延遲的圖6中脈沖80，即具有相同范圍82-84的脈沖86出現(xiàn)于延遲線限幅放大器60中，有如圖7所示的那樣。具有相同的上升時(shí)間82-84范圍的被延遲的輸入脈沖86出現(xiàn)于延遲線限幅放大器60中，并被從未延遲的輸入脈沖80減去，得到圖8中的輸出脈沖62，它有相同的上升時(shí)間82-84范圍，并有鏡像的后沿時(shí)間82′-84′。
根據(jù)圖9-12，說明用以得出方位角位置的上升時(shí)間的使用。例如，圖9中具有外電極14b和內(nèi)電極16b的探測(cè)器10b將會(huì)產(chǎn)生其上升時(shí)間與輻射事件產(chǎn)生的電荷在內(nèi)、外電極間飛行路徑長(zhǎng)度有關(guān)的脈沖。例如，沿圖9中0°半徑90發(fā)生的事件典型地將產(chǎn)生圖10中的脈沖92，它有從最小值94到最大值96的上升時(shí)間區(qū)域。于是，借助在10％和90％點(diǎn)的取樣檢測(cè)上升時(shí)間，如上升時(shí)間98，就落在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，并確定沿0°半徑的位置。對(duì)于圖9中沿90°半徑100發(fā)生的事件，可產(chǎn)生如圖11中脈沖102那樣的脈沖，該脈沖具有最小值104與最大值105的上升時(shí)間區(qū)域，使得由在10％和90％點(diǎn)所取取樣確定的上升時(shí)間落在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，并指示沿90°半徑的方位角位置。對(duì)于圖9中沿180°半徑110發(fā)生的事件，將產(chǎn)生如圖12中的脈沖112，該脈沖具有最小上升時(shí)間114和最大上升時(shí)間116，使得具有由在10％和90％點(diǎn)取樣限定之上升時(shí)間118的脈沖表示按180°半徑110方位角方式發(fā)生的脈沖。
通過比較30％和90％點(diǎn)，可以確定徑向位置或事件沿徑向的位置。例如，假設(shè)圖13的探測(cè)器10c具有沿半徑120發(fā)生的被探測(cè)事件A、B和C，這里的事件A發(fā)生在電極16c與電極14c之間的一半距離處，事件C發(fā)生在比較靠近外電極14c處，而事件B發(fā)生在比較靠近內(nèi)電極16c處。由一次事件產(chǎn)生的空穴朝外飛向加有負(fù)偏壓的電極14c，而電子朝內(nèi)流向加有正偏壓的電極16c。
當(dāng)事件A發(fā)生時(shí)，產(chǎn)生的空穴從A到外電極14c只需飛行電極16c與14c之間距離的一半。同樣地，電子從點(diǎn)A到內(nèi)電極16c也只需飛行所述距離的一半。于是，將使電子和空穴集中，在整個(gè)飛行時(shí)間的一半內(nèi)形成電流，而且上升時(shí)間為最短，可反映為圖14的上升時(shí)間A。相比之下，在比較靠近內(nèi)電極16c的B處發(fā)生的事件將給出快速的上升時(shí)間B1，同時(shí)電子造成從B到內(nèi)電極16c的短路徑，但有非常慢的上升時(shí)間B2，而空穴從B到外電極14c飛行較長(zhǎng)的距離，給出復(fù)合上升時(shí)間B。相反地，在點(diǎn)C處發(fā)生的事件將能使空穴快速地集中，得到快速的上升時(shí)間C1，不過隨后產(chǎn)生較慢的上升時(shí)間C2，而電子從事件點(diǎn)C到內(nèi)電極16c飛行較遠(yuǎn)的距離，產(chǎn)生復(fù)合上升時(shí)間C。應(yīng)予說明的是，非線性的上升時(shí)間和脈沖B與C之間形狀的不同都是由于探測(cè)器的共軸幾何結(jié)構(gòu)之故。
可以采用對(duì)稱的內(nèi)、外電極與它們的不對(duì)準(zhǔn)的對(duì)稱軸的組合，以及非對(duì)稱之內(nèi)電極與對(duì)稱之外電極的組合等變型，以得到所需的結(jié)構(gòu)，它能給出內(nèi)電極上和外電極上各點(diǎn)間最短的路徑，使每條這樣的路徑長(zhǎng)度不同。例如，圖15中的探測(cè)器10d具有圓環(huán)形狀，因而是對(duì)稱的外電極14c和對(duì)稱的內(nèi)電極16d，但內(nèi)電極16d的對(duì)稱軸130、132的兩者都不與外電極14c的任何對(duì)稱軸在一條直線上。圖16中的內(nèi)電極16e為非對(duì)稱的，而外電極14e和14ee為圓環(huán)形并且是對(duì)稱的。外電極也可以是對(duì)稱的梯形16ee，如虛線所示。圖17中的內(nèi)電極16f是對(duì)稱的圓環(huán)形，而外電極14f為不規(guī)則的非對(duì)稱形狀。圖18中的內(nèi)電極16g和外電極14g二者均為非對(duì)稱的。圖19表示探測(cè)器10h具有對(duì)稱的外電極14h和內(nèi)電極16h，但按照本發(fā)明它已被一個(gè)絕緣的隔離元件150分段，該元件把二極管及外電極14h分成兩部分151、153，其中的每一部分都是非對(duì)稱的，并且每一部分中的內(nèi)電極與外電極上各點(diǎn)之間最短路徑的長(zhǎng)度不同。在圖20的本發(fā)明中做出類似的修改，其中內(nèi)電極16i是對(duì)稱的，外電極14i關(guān)于兩個(gè)軸152和154為對(duì)稱，以致設(shè)置兩個(gè)電絕緣的分段、絕緣物或元件156和158，以便給出四個(gè)非對(duì)稱的部分160、162、164和166，其中每一部分中的內(nèi)電極與外電極上各點(diǎn)之間最短路徑的長(zhǎng)度不同。圖21中的探測(cè)器10j具有圓環(huán)狀的外電極14j和圓形內(nèi)電極16j，它們具有互相一致的對(duì)稱軸170、172，以致設(shè)置分段174，如電絕緣的隔離元件，以便將區(qū)域分成兩個(gè)非對(duì)稱部分176和178，從而按照本發(fā)明支持方位角和徑向位置的確定。內(nèi)電極16a-j可以是實(shí)心的，或中空的，或管狀的。
雖然在一些附圖而不是其它中表示了本發(fā)明的特定特點(diǎn)，但這只是為了方便，按照本發(fā)明，每個(gè)特點(diǎn)都可與任何其它特點(diǎn)或所有其它特點(diǎn)組合。
對(duì)于那些熟悉本領(lǐng)域的人員會(huì)存在多種其它組合，而且都在下述各權(quán)利要求內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)，包括一個(gè)半導(dǎo)體二極管，該二極管具有在二極管外周緣處的外電極；和位于該二極管內(nèi)一個(gè)位置處的內(nèi)電極，其中內(nèi)電極和外電極上各點(diǎn)之間的每條最短路徑的長(zhǎng)度不同，用以產(chǎn)生與該二極管內(nèi)發(fā)生的輻射探測(cè)事件的方位角和徑向位置唯一對(duì)應(yīng)的上升時(shí)間。
2.如權(quán)利要求1所述的非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)，其中所述半導(dǎo)體二極管是鍺。
3.如權(quán)利要求1所述的非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)，其中所述半導(dǎo)體二極管是N-型或P-型鍺。
4.如權(quán)利要求1所述的非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)，其中所述外電極是不被分段的和連續(xù)的。
5.如權(quán)利要求1所述的非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)，其中所述內(nèi)電極是中空的。
6.如權(quán)利要求5所述的非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)，其中所述內(nèi)電極是不被分段的和連續(xù)的。
7.如權(quán)利要求5所述的非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)，其中所述內(nèi)電極為環(huán)形截面。
8.如權(quán)利要求1所述的非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)，其中所述外電極為環(huán)形截面。
9.如權(quán)利要求1所述的非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)，其中所述內(nèi)、外電極的縱軸一般是平行的。
10.如權(quán)利要求9所述的非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)，其中所述內(nèi)、外電極是共軸的。
11.如權(quán)利要求8所述的非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)，其中所述內(nèi)、外電極是互相偏心的。
12.如權(quán)利要求1所述的非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)，其中所述外電極是非對(duì)稱的。
13.如權(quán)利要求1所述的非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)，其中所述內(nèi)電極是非對(duì)稱的。
14.如權(quán)利要求1所述的非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)，其中所述內(nèi)、外電極都是對(duì)稱的，并且它們的對(duì)稱軸是不一致的。
15.如權(quán)利要求1所述的非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)，還包括一個(gè)脈沖上升時(shí)間分析裝置，響應(yīng)一個(gè)脈沖的脈沖上升時(shí)間，所述上升時(shí)間用于確定產(chǎn)生該脈沖之輻射事件的方位角和徑向位置。
16.如權(quán)利要求15所述的非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)，其中所述脈沖上升時(shí)間分析裝置包含用于確定脈沖上升時(shí)間響應(yīng)在所述電極之間產(chǎn)生空穴電子流之探測(cè)事件的路徑長(zhǎng)度的部件，所述上升時(shí)間用于確定該事件在二極管中的方位角位置。
17.如權(quán)利要求15所述的非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)，其中所述脈沖上升時(shí)間分析裝置包含用于確定與探測(cè)事件所產(chǎn)生的每個(gè)空穴及電子的電荷相關(guān)的脈沖上升時(shí)間的部件，所述上升時(shí)間用于確定二極管中該事件的徑向位置。
18.一種非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)，包括一個(gè)對(duì)稱的半導(dǎo)體二極管，該二極管包含在二極管外周緣處相應(yīng)對(duì)稱的外電極；置于該二極管內(nèi)的對(duì)稱內(nèi)電極；至少有一個(gè)分段，用以將所述二極管分成若干個(gè)非對(duì)稱的部分，內(nèi)電極和與所述部分相關(guān)的外電極上的各點(diǎn)間的每條最短路徑的長(zhǎng)度不同，用以產(chǎn)生與二極管內(nèi)發(fā)生之輻射事件的方位角和徑向位置唯一對(duì)應(yīng)的脈沖上升時(shí)間。
19.如權(quán)利要求18所述的非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)，其中所述半導(dǎo)體二極管是鍺。
20.如權(quán)利要求18所述的非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)，其中所述半導(dǎo)體二極管是N-型或P-型鍺。
21.如權(quán)利要求18所述的非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)，其中所述外電極是不被分段的和連續(xù)的。
22.如權(quán)利要求18所述的非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)，其中所述內(nèi)電極是中空的。
23.如權(quán)利要求18所述的非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)，其中所述內(nèi)電極是不被分段的和連續(xù)的。
24.如權(quán)利要求18所述的非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)，其中所述內(nèi)電極為環(huán)形截面。
25.如權(quán)利要求18所述的非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)，其中所述外電極為環(huán)形截面。
26.如權(quán)利要求18所述的非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)，其中所述內(nèi)、外電極的縱軸一般是平行的。
27.如權(quán)利要求26所述的非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)，其中所述內(nèi)、外電極是共軸的。
28.如權(quán)利要求18所述的非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)，其中所述內(nèi)、外電極是互相偏心的。
29.如權(quán)利要求18所述的非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)，還包括脈沖上升時(shí)間分析裝置，響應(yīng)一個(gè)脈沖的脈沖上升時(shí)間，用于確定產(chǎn)生該脈沖之輻射事件的方位角和徑向位置。
30.如權(quán)利要求29所述的非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)，其中所述脈沖上升時(shí)間分析裝置包含用于確定脈沖上升時(shí)間響應(yīng)在所述電極之間產(chǎn)生空穴電子流之探測(cè)事件的路徑長(zhǎng)度的部件，所述上升時(shí)間用于確定該事件在二極管中的方位角位置。
31.如權(quán)利要求29所述的非對(duì)稱輻射探測(cè)系統(tǒng)，其中所述脈沖上升時(shí)間分析裝置包含用于確定與探測(cè)事件所產(chǎn)生的每個(gè)空穴及電子的電荷相關(guān)的脈沖上升時(shí)間的部件，所述上升時(shí)間用于確定二極管中該事件的徑向位置。
全文摘要
一種輻射探測(cè)系統(tǒng),它的內(nèi)、外電極(14a和16a)被成形和定位得使它們之間的每條路徑的長(zhǎng)度不同,以致內(nèi)電極與外電極上各點(diǎn)之間的最短路徑長(zhǎng)度不同,從而由被探測(cè)的輻射事件所得的脈沖上升時(shí)間可以唯一地確定該事件的方位角和徑向位置。
文檔編號(hào)G01T1/24GK1253630SQ98804592
公開日2000年5月17日 申請(qǐng)日期1998年3月13日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月26日
發(fā)明者馬里奧·皮耶蘭格羅·馬蒂尼, 戴爾·A·吉德克, 托馬斯·魯?shù)婪? 帕特·桑辛克耶奧夫 申請(qǐng)人:Eg&G設(shè)備公司