一个用于热中子成像的CMOS-MEMS像素传感器
Roberto Mendicino1, Gian-Franco Dalla Betta2,3
1Center for Sensing Solutions, Eurac Research, Via A. Volta 13A, 39100 Bolzano, Italy.
Micromachines
|May 27, 2023
概括
这项研究引入了一种新的单立体3D像素传感器,用于热中子探测和成像. 它独特的设计实现了高效率,并验证了传感器的有效性.
科学领域:
- 半导体物理 半导体物理
- 粒子检测技术 粒子检测技术
- 辐射成像技术 辐射成像
背景情况:
- 传统的中子探测器往往缺乏高空间分辨率.
- 单立体3D集成为先进的传感器架构提供了潜力.
- 使用CMOS技术开发高效的热中子探测是一个持续的挑战.
研究的目的:
- 介绍第一个用于热中子检测和成像的单体3D像素传感器.
- 为了实现高空间颗粒度和中子检测效率.
- 通过实验性表征来验证传感器设计.
主要方法:
- 使用CMOS SOIPIX技术与深度反应离子蚀刻用于微结构后侧腔.
- 使用Geant4模拟来估计10B转换器中子检测效率.
- 在25x25像素的原型上使用α粒子进行功能测试.
主要成果:
- 展示了一个具有35 × 40 μm2像素颗粒度的单体3D传感器.
- 模拟预测使用10B转换器的中子检测效率高达30%.
- 使用α粒子进行的实验测试验证了传感器的设计和功能.
结论:
- 开发的单立体3D像素传感器是热中子检测的重大进步.
- 传感器架构能够实现高空间分辨率,能量分辨和电荷共享.
- 这项技术对未来在中子成像和科学研究中的应用具有前景.
