Speaker
紫静 常
Description
与同步辐射光源、自由电子激光等科学装置相关的材料表征、生命科学、医学成像等领域对能量介于5 keV至30 keV的X射线探测器提出了高时间分辨、高空间分辨及高探测效率的需求。传统硅基PIN器件在该能区存在低能响应缺失、高能探测效率低及时间响应慢等不足。低增益雪崩二极管（LGAD）凭借其本征增益及亚纳秒级时间分辨特性，已在高能物理粒子探测领域取得广泛应用，但针对宽能区X射线探测的LGAD器件结构优化、时间分辨性能提升及系统集成仍有待深入研究。
本研究通过调整低增益雪崩二极管探测器的工艺和结构参数，系统开展探测器的设计、结构调整及性能测试、探测系统搭建、性能表征等一系列研究工作，使探测器适用于宽能区X射线探测，并具备高时间分辨能力。
研究使用Geant4与TCAD协同仿真，研究不同能量X射线与硅基材料的相互作用机制，优化浅入射窗、厚灵敏区及多层堆叠等结构参数。基于仿真结果，设计不同探测灵敏区厚度（50 μm、100 μm、150 μm）及增益层参数的LGAD器件，开展器件性能表征，系统测试时间分辨率、探测效率等。
初步测试结果表明，自研LGAD探测器在HEPS上测得的束团结构与加速器束团一致，可实现亚纳秒级别的时间分辨率；在巴西光源测得的逐束团均可记录信号，器件在极限X射线辐照下未出现损毁。
