应用于空间X射线观测的硅像素探测器研制

Si像素探测器（SPD）是一种高性能的两维位置分辨探测器，可以同时满足高时间分辨、高能量分辨和一定成像分辨率的要求，在对致密天体的X射线快速光变观测方面具有重要的应用前景。本项目以4英寸高阻Si片为材料，采用平面工艺技术研制Si像素探测器，主要解决探测器的结构设计、工艺制备、信号电极引出等关键制备技术，使得探测器达到低像素漏电流，像素信号侧面引出时不影响探测器能量分辨率。像素探测器的信号读出电子学非常复杂，每一个像素都需要一路电子学信号处理单元，所以，本项目要同时研究与像素探测器相匹配的多路信号处理电子学技术，研究多路低噪声前置放大器与多路成形放大器，解决多路信号之间的相互干扰，使得Si像素探测器与信号读出电子学整个系统达到高能量分辨率。

SPD探测器像素尺寸通常在0.1-10mm2之间，SPD位置分辨可以达到300μm-3mm之间，由于较小的像素面积，像素型探测器结电容在1pF以下，探测器的漏电流较小，能量分辨率很高。SPD灵敏区厚度300μm-2mm之间，电子学采用点对点读出的方式，时间分辨率可以达到10ns。探测器像素采用P-I-N结构，加反向偏压后耗尽区可以接近探测器基体厚度，因此在0.5-30keV能区具有高的探测效率，该项目主要研究硅像素型探测器的制备，解决了多像素的引出问题，同时配合的ASIC电路集成系统，使系统能量分辨率达到263eV@13.76keV，时间分辨率达到2.9us。其项目的成功研究，为我国空间射线观测项目的顺利开展提供重要保障，特别是空间应用的准直器型高能X射线探测器的研制与聚焦型X射线探测器HFT的研制。