Avalanche Gain and Energy Resolution of Semiconductor X-ray Detectors
Avalanche Gain and Energy Resolution of Semiconductor X-ray Detectors
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半导体 X 射线探测器的雪崩增益和能量分辨率
DOI：
10.1109/ted.2011.2121915
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发表时间：
2011
影响因子：
3.1
通讯作者：
Chee Hing Tan
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Chee Hing Tan
采用蒙特卡罗方法模拟了半导体X射线雪崩光电二极管（APD）吸收X射线光子的雪崩增益与能量分辨率的关系。这项工作探讨了增益的分布，这直接影响能量分辨率，如何取决于注入的电子-空穴对的数量（因此，光子能量），电离系数之间的关系，以及平均增益本身。我们表明，APD增益显着降低能量分辨率的传统概念是不完整的。如果X射线光子在雪崩区域外被吸收，则可以使用不同的电离系数来实现具有很小能量分辨率损失的高雪崩增益。然而，雪崩区内X射线光子的吸收将总是导致宽增益分布（降低能量分辨率），除非电子和空穴具有相似的电离系数。
Realistic Monte Carlo simulations for the avalanche gain of absorbed X-ray photons were carried out in a study of the relationship between avalanche gain and energy resolution for semiconductor X-ray avalanche photodiodes (APDs). The work explored how the distribution of gains, which directly affects the energy resolution, depends on the number of injected electron-hole pairs (and, hence, the photon energy), the relationship between ionization coefficients, and the mean gain itself. We showed that the conventional notion of APD gains significantly degrading energy resolution is incomplete. If the X-ray photons are absorbed outside the avalanche region, then high avalanche gains with little energy resolution penalty can be achieved using dissimilar ionization coefficients. However, absorption of X-ray photons within the avalanche region will always result in broad gain distribution (degrading energy resolution), unless electrons and holes have similar ionization coefficients.
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