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基于电容分割的光子计数成像探测器读出阳极优化设计及仿真

何玲平 岳巾英 张宏吉 陈波

何玲平, 岳巾英, 张宏吉, 陈波. 基于电容分割的光子计数成像探测器读出阳极优化设计及仿真[J]. 中国光学(中英文), 2019, 12(6): 1303-1310. doi: 10.3788/CO.20191206.1303
引用本文: 何玲平, 岳巾英, 张宏吉, 陈波. 基于电容分割的光子计数成像探测器读出阳极优化设计及仿真[J]. 中国光学(中英文), 2019, 12(6): 1303-1310. doi: 10.3788/CO.20191206.1303
HE Ling-ping, YUE Jin-ying, ZHANG Hong-ji, CHEN Bo. Optimization and simulation for photon-counting imaging detector readout anode based on capacitance division[J]. Chinese Optics, 2019, 12(6): 1303-1310. doi: 10.3788/CO.20191206.1303
Citation: HE Ling-ping, YUE Jin-ying, ZHANG Hong-ji, CHEN Bo. Optimization and simulation for photon-counting imaging detector readout anode based on capacitance division[J]. Chinese Optics, 2019, 12(6): 1303-1310. doi: 10.3788/CO.20191206.1303

基于电容分割的光子计数成像探测器读出阳极优化设计及仿真

doi: 10.3788/CO.20191206.1303
基金项目: 

国家自然科学基金 U1631117

详细信息
    作者简介:

    何玲平(1982—), 男, 汉族, 江西省新余市, 现在长春光学精密机械与物理研究所工作, 主要从事短波光学空间仪器研制、光子计数成像探测技术等方面的研究。E-mail:help@ciomp.ac.cn

  • 中图分类号: TP394.1;TH691.9

Optimization and simulation for photon-counting imaging detector readout anode based on capacitance division

Funds: 

National Natural Science Foundation of China U1631117

More Information
  • 摘要: 本文提出了一种基于电荷电容分割位置分辨原理的光子位置读出阳极,能够大幅提高该类探测器的空间分辨率和光子计数率。首先,介绍了影响现有光子计数成像探测器成像性能的关键因素,分析了采用电容分割位置分辨方法的优势;其次,对电荷电容分割原理展开了理论推导,分析了光子位置与阳极读出信号变化的空间位置的相关性;再次,在理论推导的基础上,分析了电容分割读出阳极相关物理参数对其空间位置分辨能力的影响;然后,提出了电容分割位置分辨阳极的优化设计原则,并设计了一种新型的基于电容分割的二维光子位置读出阳极。最后,利用有限元仿真工具COMSOL建立了该电容阳极的模型,进行了位置分辨原理仿真,并评估了空间分辨的准确性。仿真结果表明:阳极的位置分辨误差小于50 μm,中心区域的位置分辨误差小于5 μm,阳极的位置分辨性能优良。

     

  • 图 1  一维电容分割阳极示意图

    Figure 1.  Schematic diagram of 1-D capacitance division anode

    图 2  单个收集电极电容阳极示意图

    Figure 2.  Schematic diagram of single electrode capacitance anode

    图 3  5个收集电极电容阳极示意图

    Figure 3.  Schematic diagram of five electrodes capacitance anode

    图 4  二维微金属条电容分割阳极示意图

    Figure 4.  Schematic diagram of two-dimensional metal strip capacitance anode

    图 5  互电容二维电容阳极示意图

    Figure 5.  Schematic diagram of mutual capacitance anode

    图 6  光子电荷位置分辨仿真示意图

    Figure 6.  Simulation diagram of photon charge position resolution

    图 7  理想位置与电容阳极位置分辨仿真位置

    Figure 7.  Ideal position and capacitance anode simulation position

    图 8  电容阳极位置分辨误差

    Figure 8.  Capacitance anode position resolution error

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出版历程
  • 收稿日期:  2019-01-29
  • 修回日期:  2019-03-27
  • 刊出日期:  2019-12-01

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