CN112470038A - 辐射检测器 - Google Patents

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Abstract

本文公开一种检测器，其具有在基底中的像素并被配置为检测入射于其上的辐射粒子；所述基底中的第一保护环，其围绕所述像素，并包括所述基底中的第一掺杂半导体区域以及与所述第一掺杂半导体区域电接触的第一导电层；所述基底中的第二保护环，其围绕所述第一保护环，并且包括所述基底中的第二掺杂半导体区域以及与所述第二掺杂半导体区域电接触的第二导电层。所述第一导电层朝向所述第一保护环的内部悬伸于所述第一掺杂半导体区域之上，其悬伸程度比所述第二导电层朝向所述第二保护环的内部悬伸于所述第二掺杂半导体区域之上的悬伸程度大。

Description

辐射检测器
【技术领域】
本文涉及辐射检测器，特别涉及包括多个保护环的检测器。
【背景技术】
辐射检测器可以是用于测量辐射的通量、空间分布、光谱或其它特性的器件。辐射检测器可用于许多应用。一个重要的应用是成像。辐射成像是辐射照相技术，并能用于揭示非均匀组成的以及不透明物体(例如人体)的内部结构。
早期用于成像的辐射检测器包括摄影板和摄影胶片。摄影板可以是具有光敏乳剂涂层的玻璃板。虽然摄影板被照相胶片代替，由于它们提供较好的质量和极好的稳定性，它们仍然可以在特殊情况下使用。摄影胶片可以是具有光敏乳剂涂层的塑料膜(例如，带或片)。
在20世纪80年代，出现了光激励萤光板(PSP板)。PSP板可包含在它的晶格中具有色心的萤光材料。在将PSP板暴露于辐射时，辐射激发的电子被困在色心中直到它们受到在板表面上扫描的激光光束的激励。在激光扫描所述板时，被捕获的受激电子发出光，其被光电倍增管收集。被收集的光转换成数字图像。与摄影板以及照相胶片相反，PSP板可被重复使用。
另一种辐射检测器是辐射图像增强器。辐射图像增强器的部件通常在真空中密封。与摄影板、摄影胶片和PSP板相反，辐射图像增强器可以产生实时图像，即，不需要曝光后处理来产生图像。辐射首先撞击输入荧光体(例如，碘化铯)并被转换为可见光。可见光然后撞击光电阴极(例如含有铯和锑化合物的薄金属层)并引起电子发射。发射电子的数量与入射辐射的强度成比例。发射的电子通过电子光学被投射到输出荧光体上，并使所述输出荧光体产生可见光图像。
闪烁体的操作与辐射图像增强器有些类似之处在于闪烁体(例如，碘化钠)吸收辐射并且发射可见光，其然后可以被对可见光合适的图像感测器检测到。在闪烁体中，可见光在各个方向上传播和散射并且从而降低空间分辨率。使闪烁体厚度减少有助于提高空间分辨率但也减少辐射吸收。闪烁体从而必须在吸收效率与分辨率之间达成妥协。
半导体辐射检测器通过将辐射直接转换成电信号而在很大程度上克服该问题。半导体辐射检测器可包括半导体层，其在感兴趣波长吸收辐射。当在半导体层中吸收辐射粒子时，产生多个载流子(例如，电子和空穴)并且在电场下，这些载流子被扫向半导体层上的电触点。
【发明内容】
本文公开一种检测器，其包括：被配置为检测入射在其上的辐射粒子的像素，所述像素被布置在基底中；第一保护环，其位于所述基底中并围绕所述像素，所述第一保护环包括基底中的第一掺杂半导体区域和与所述第一掺杂半导体区域电接触的第一导电层；第二保护环，其位于所述基底内并围绕所述第一保护环，所述第二保护环包括基底中的第二掺杂半导体区域和与所述第二掺杂半导体区域电接触的第二导电层；其中，所述第一导电层朝向所述第一保护环的内部以第一程度悬伸于所述第一掺杂半导体区域之上；其中，所述第二导电层朝向所述第二保护环的内部以第二程度悬伸于所述第二掺杂半导体区域之上；其中，所述第二程度大于所述第一程度。
根据实施例，所述检测器包括多个像素，其被布置在阵列中，并且所述多个像素被所述第一保护环围绕。
根据实施例，所述像素包括所述基底中的掺杂半导体区域以及与所述掺杂半导体区域电接触的电触点；其中所述电触点沿平行于所述基底的至少两个相反方向悬伸于所述掺杂半导体区域之上。
根据实施例，所述电触点沿至少两个相反方向以相同的程度悬伸于所述掺杂半导体区域之上。
根据实施例，所述检测器还包括：第三保护环，其位于所述基底中并围绕所述第二保护环，所述第三保护环包括位于所述基底中的第三掺杂半导体区域和与所述第三掺杂半导体区域电接触的第三导电层；其中，所述第三导电层朝向所述第三保护环的内部以第三程度悬伸于所述第三掺杂半导体区域之上；其中，所述第三程度大于所述第二程度。
根据实施例，所述像素被配置为对入射于其上的辐射粒子进行计数。
根据实施例，和所述第一掺杂半导体区域相比，所述第一导电层沿平行于所述基底并从所述第一保护环的内部延伸到所述第一保护环的外部的直线具有更大的宽度。
根据实施例，所述检测器还包括电子系统；其中所述像素至少包括电触点；其中所述电子系统包括：第一电压比较器，其被配置为将所述电触点的电压与第一阈值进行比较；第二电压比较器，其被配置为将所述电压与第二阈值进行比较；计数器，其被配置为记录到达所述像素的辐射粒子数；控制器；其中所述控制器被配置为从所述第一电压比较器确定所述电压的绝对值等于或超过所述第一阈值的绝对值的时刻开始时间延迟；其中，所述控制器被配置为在所述时间延迟期间激活所述第二电压比较器；其中，所述控制器被配置为：当所述第二电压比较器确定所述电压的绝对值等于或超过所述第二阈值的绝对值时，使所述计数器记录的数字增加一。
根据实施例，所述电子系统还包括电连接到所述电触点的电容器模块，其中，所述电容器模块被配置为从所述电触点收集电荷载流子。
根据实施例，所述控制器被配置为在所述时间延迟的开始或期满时激活第二电压比较器。
根据实施例，所述电子系统还包括电压表，其中，所述控制器被配置为在所述时间延迟期满时使所述电压表测量所述电压。
根据实施例，所述控制器被配置成基于在所述时间延迟期满时测量的电压值来确定辐射粒子能量。
根据实施例，所述控制器被配置为将所述电触点连接到电接地。
根据实施例，在所述时间延迟终止时，所述电压的变化率实质上是零。
根据实施例，在所述时间延迟终止时，所述电压的变化率实质上是非零。
【附图说明】
图1示意性地示出辐射检测器的部分的示例性俯视图。
图2A示意性地示出根据实施例的辐射检测器的部分的截面图。
图2B示意性地示出根据实施例的辐射检测器的部分的详细截面图。
图3A示意性地示出根据实施例的辐射检测器的一个像素的详细截面图。
图3B示意性地示出根据实施例的辐射检测器的一个像素和多个保护环的详细横截面视图。
图4示意性地示出根据实施例的辐射检测器的电子系统的部件图。
图5示意性地示出：根据实施例，流过暴露于辐射的辐射吸收层的二极管的电触点的电流的时间变化(上曲线)，由入射在辐射吸收层上的辐射粒子产生的电荷载流子引起的电流，以及所述电触点的电压的相应时间变化(下曲线)。
图6-图12各自示意性地示出包括本文所述的辐射检测器的系统。
【具体实施方式】
图1示意性地示出根据实施例的辐射检测器100的部分的示例性俯视图。辐射检测器100包括被布置在基底中的一个或多个像素150(例如，图2A和图2B中的辐射吸收层110)。像素150可以被安置成阵列，例如矩形阵列，蜂窝阵列，六边形阵列或任何其他合适的阵列。像素150被配置为检测入射在其上的辐射粒子。像素150能够测量辐射粒子的能量。在示例中，像素150中的每个像素被配置成对在时间段内入射于其上的、能量落入多个箱中的辐射粒子进行计数；并且所有像素150可被配置为对在同一时间段内入射在其上的、在多个能量箱内的辐射粒子进行计数。每个像素150可以具有自己的模数转换器(ADC)，其被配置成将代表入射辐射粒子能量的模拟信号数字化为数字信号。对于一些辐射检测器应用，具有10位分辨率或更高的ADC是有用的。像素150中的每个像素可被配置成测量它的暗电流，例如，在每个辐射粒子入射其上之前或与之同时。像素150中的每个像素可被配置成从入射其上的辐射粒子的能量减去暗电流的贡献。像素150可被配置成并行操作。例如，当一个像素150测量入射辐射粒子时，另一像素150可等待辐射粒子到达。像素150可不必单独寻址。
图1还示意性地示出：根据实施例，像素150被多个保护环包围(例如，第一保护环151，第二保护环152和第三保护环153)。保护环可以减小暗电流或可以延迟辐射检测器100中的雪崩击穿。保护环可以是连续环或具有沿环布置的离散部分。保护环可以是任何合适的形状，当然不局限于圆形或矩形的形状。保护环可以被嵌套并围绕像素150。例如，第一保护环151围绕像素150；第二保护环152围绕第一保护环151；并且第三保护环153，如果存在的话，围绕第二保护环152。在图1的例子中，辐射检测器100可以具有两个，三个或更多围绕像素150的保护环。
图2A示意性地示出：根据实施例，辐射检测器100的横截面视图。辐射检测器100可包括辐射吸收层110和用于处理或分析入射辐射在辐射吸收层110中产生的电信号的电子层120(例如，ASIC)。辐射吸收层110可以包括半导体材料，例如，硅，锗，GaAs，CdTe，CdZnTe或它们的组合。所述半导体对感兴趣的辐射能量可具有高的质量衰减系数。
如图2B中的辐射检测器100的详细横截面图所示，根据实施例，辐射吸收层110可以包括一个或多个二极管(例如，p-i-n)(由第一掺杂区111，第二掺杂区113的一个或多个离散区114形成)。第二掺杂区113和第一掺杂区111可被可选的本征区112隔开。离散部分114相互之间被第一掺杂区111或本征区112隔开。第一掺杂区111和第二掺杂区113具有相反类型的掺杂(例如，区域111为p型并且区域113为n型，或者，区域111为n型并且区域113为p型)。在图2B的例子中，第二掺杂区113的离散区域114的每一个与第一掺杂区111以及可选本征区112形成二极管。即，在图2B的例子中，辐射吸收层110具有多个二极管，其具有第一掺杂区域111以及电触点119A(作为共享电极)。第一掺杂区域111和电触点119A也可具有离散部分。在实施例中，所述保护环位于所述辐射吸收层110中，并且可以位于所述辐射检测器100的外围附近。第一保护环151可以是所有保护环中最接近像素150的一个。第一保护环151可以在所述辐射吸收层110中具有掺杂的半导体区域115C。所述掺杂半导体区域115C可以是所述第二掺杂区113的部分。所述第一保护环151可具有与掺杂半导体区115C电接触的导电层119C。第二保护环152可以具有在辐射吸收层110中的掺杂半导体区域115D。掺杂半导体区域115D可以是第二掺杂区域113的部分。第二保护环152可具有与掺杂半导体区域115D电接触的导电层119D。辐射吸收层110可具有围绕第二保护环152的附加的保护环。例如，辐射吸收层110可具有第三保护环153。第三保护环153，如果存在，可以具有在辐射吸收层110中的掺杂半导体区域115E。所述掺杂半导体区115E可以是第二掺杂区113的部分。第三保护环153可具有与掺杂半导体区115E电接触的导电层119E。电触点，例如，119A，119B，和导电层，例如，119C，119D，119E可包括导电材料，例如Al，AlSi，Al/Ti/Ni/Ag，Ti/Ni/Ag，Ti/Au，或其组合。
当辐射粒子撞击辐射吸收层110时，辐射粒子可以通过多个机制被吸收并产生一个或多个电荷载流子。一个辐射粒子可以产生10至100000个电荷载流子。电荷载流子可以在电场下漂移到二极管中的一个二极管的电极。该场可以是外部电场。电触点119B可包括离散部分，其每一个与离散区114电接触。
电子层120可以包括电子系统121，其适于处理或解释由入射到辐射吸收层110上的辐射粒子产生的信号。电子系统121可以包括模拟电路，例如滤波网络，放大器，积分器以及比较器，或数字电路例如微处理器，以及存储器。电子系统121可以包括由像素共享的部件或专用于单个像素的部件。例如，电子系统121可以包括专用于每个像素的放大器和在所有像素之间共享的微处理器。所述电子系统121可以通过通孔131与像素电连接。所述通孔中的空间可以被填充材料130填充，这可增加电子层120与辐射吸收层110的连接的机械稳定性。其它技术将电子系统121连接到像素(不使用通孔)是可能的。
根据实施例，电子层120可包括电子系统122，其连接到保护环，适于处理或解释由暗电流引起的信号。电子系统122可以通过通孔131与保护环电连接。其它技术(不使用通孔)将电子系统122连接到保护环是可能的。
图3A示意性地示出根据实施例的辐射吸收层110中的一个像素150的详细截面图。像素150包括掺杂半导体区域(例如，离散区域114)，以及与掺杂半导体区域电接触的电触点119B。如图3A所示，电触点119B沿平行于辐射吸收层110的方向上的宽度Wt大于所述掺杂半导体区域(例如离散区域114)沿相同方向的的宽度WD。电触点119B沿平行于辐射吸收层110的至少两个相反方向以O1和O2悬伸于掺杂半导体区域(例如，离散区域114)之上。O1和O2可以相同或不同。
图3B示意性地示出：根据实施例，包括像素150中的一个像素和多个保护环的辐射吸收层110的部分的详细横截面视图。第一保护环151在所有保护环中最接近于像素150。像素150位于所述第一保护环151的内部。所述第一保护环151的内部为所述第一保护环151围绕的区域。其它保护环位于所述第一保护环151的外部。所述第一保护环151的外部为不被第一保护环151包围的区域。其它保护环可以包括第二保护环152(其包括导电层119D和掺杂半导体区域115D)，以及可选地第三保护环153(其包括导电层119E和掺杂半导体区域115E)，第四保护环(其包括导电层119F和掺杂半导体区115F)，第五保护环(其包括导电层119G和掺杂半导体区域115G)等。导电层119C沿着与辐射吸收层110平行并且从所述第一保护环151的内部延申到第一保护环151外部的直线的宽度Wgt1可以大于所述掺杂半导体区域115C沿所述直线的宽度Wgd1。导电层119C朝向第一保护环151的内部以Og1的程度悬伸于掺杂半导体区域115C之上。
导电层119D沿着平行于辐射吸收层110并从第二保护环152的内部延申到第二保护环152的外部的直线的宽度Wgt2可以大于掺杂半导体区域115D沿着所述直线的宽度Wgd2。导电层119D朝向第二保护环152的内部以Og2的程度悬伸于掺杂半导体区域115D上。根据实施例，Og2的幅度大于Og1的幅度。
在图3B的例子中，所述第三保护环153围绕所述第二保护环152；所述第四保护环围绕所述第三保护环153；所述第五保护环围绕所述第四保护环。每个保护环的导电层朝向该保护环的内部悬伸于那个保护环的掺杂半导体区域(以大于紧接地在其内部的另一保护环的程度)。即，Og2小于第三保护环153的悬伸程度Og3；Og3小于第四保护环的悬伸程度Og3；Og4小于第五保护环的悬伸程度Og5。在例子中，悬伸的程度与保护环平行于辐射吸收层110的尺寸成比例。
图4示意性地示出根据实施例的辐射检测器100的电子系统121的部件图。电子系统121可包括第一电压比较器301，第二电压比较器302，计数器320，开关305，ADC 306，以及控制器310。
第一电压比较器301被配置成将电触点119B的电压与第一阈值比较。第一电压比较器301可被配置成直接监测电压，或通过对一段时间内流过二极管的电流整合来计算电压。第一电压比较器301可由控制器310可控地启动或停用。第一电压比较器301可以是连续比较器。即，第一电压比较器301可被配置成被连续启动，并且连续监测电压。配置为连续比较器的第一电压比较器301使电子系统121错过由入射辐射粒子产生的信号的机会减少。配置为连续比较器的第一电压比较器301在入射辐射强度相对高时尤其适合。第一电压比较器301可以是钟控比较器，其具有较低功耗的益处。配置为钟控比较器的第一电压比较器301可导致系统121错过由一些入射辐射粒子产生的信号。在入射辐射强度低时，错过入射辐射粒子的机会因为两个连续粒子之间的时间间隔相对长而低。因此，配置为钟控比较器的第一电压比较器301在入射辐射强度相对低时尤其适合。第一阈值可以是一个入射辐射粒子可在电触点119B上产生的最大电压的1-5％、5-10％、10％-20％、20-30％、30-40％或40-50％。最大电压可取决于入射辐射粒子的能量(即，入射辐射的波长)，辐射吸收层110的材料和其它因素。例如，第一阈值可以是50mV、100mV、150mV或200mV。
第二电压比较器302配置成将电压与第二阈值比较。第二电压比较器302可配置成直接监测电压，或通过对一段时间内流过二极管的电流整合来计算电压。第二电压比较器302可以是连续比较器。第二电压比较器302可由控制器310可控地启动或停用。在停用第二电压比较器302时，第二电压比较器302的功耗可以是启动第二电压比较器302时的功耗的不到1％、不到5％、不到10％或不到20％。第二阈值的绝对值大于第一阈值的绝对值。如本文使用的，术语实数x的“绝对值”或“模数”|x|是x的非负值而不考虑它的符号。即，
Figure BDA0002878648340000091
第二阈值可以是第一阈值的200％-300％。例如，第二阈值可以是100mV、150mV、200mV、250mV或300mV。第二电压比较器302和第一电压比较器310可以是相同部件。即，系统121可具有一个电压比较器，其可以在不同时间将电压与两个不同阈值比较。
第一电压比较器301或第二电压比较器302可包括一个或多个运算放大器或任何其它适合的电路。第一电压比较器301或第二电压比较器302可具有高的速度以允许电子系统121在高的入射辐射通量下操作。然而，具有高的速度通常以功耗为代价。
计数器320可以是软件部件(例如，存储于计算机存储器的数)或硬件部件(例如，4017IC和7490IC)。计数器320被配置成记录到达二极管的辐射粒子的数目。当ADC 306确定辐射粒子的能量在与计数器320相关联的箱内时，计数器320记录的数增加一。
控制器310可以是例如微控制器和微处理器等硬体部件。控制器310配置成从第一电压比较器301确定电压的绝对值等于或超出第一阈值的绝对值(例如，电压的绝对值从第一阈值的绝对阈值以下增加到等于或超过第一阈值的绝对值的值)的时刻启动时间延迟。在这里因为电压可以是负的或正的而使用绝对值，这取决于是使用二极管的阴极或阳极的电压。控制器310可配置成在第一电压比较器301确定电压的绝对值等于或超出第一阈值的绝对值的时刻之前，保持停用第二电压比较器302、计数器320和第一电压比较器301的操作不需要的任何其它电路。时间延迟可在电压变稳定(即，电压的变化率实质上为零)之后终止。短语“变化率实质上为零”意指时间变化小于0.1％/ns。短语“变化率实质上为非零”意指电压的时间变化是至少0.1％/ns。
控制器310可配置成在时间延迟期间(其包括开始和终止)启动第二电压比较器。在实施例中，控制器310配置成在时间延迟开始时启动第二电压比较器。术语“启动”意指促使部件进入操作状态(例如，通过发送例如电压脉冲或逻辑电平等信号、通过提供电力等)。术语“停用”意指促使部件进入非操作状态(例如，通过发送例如电压脉冲或逻辑电平等信号、通过切断电力等)。操作状态可具有比非操作状态更高的功耗(例如，高10倍、高100倍、高1000倍)。控制器310本身可被停用直到第一电压比较器301的输出在电压的绝对值等于或超出第一阈值的绝对值时启动控制器310。
控制器310可被配置为：如果在所述时间延迟期间第二电压比较器302确定电压的绝对值等于或超出第二阈值的绝对值，并且辐射粒子的能量落入与计数器320相关联的箱内，控制器310促使计数器320记录的数目增加一。
控制器310可被配置为：在所述时间延迟终止时促使ADC 306将电压数字化并且基于电压确定辐射粒子的能量落在哪个箱中。
控制器310可配置成使电触点119B连接到电接地，以使电压重定并且使电触点119B上累积的任何载流子放电。在实施例中，电触点119B在所述时间延迟终止后连接到电接地。在实施例中，电触点119B在有限复位时期连接到电接地。控制器310可通过控制开关305而使电触点119B连接到电接地。开关可以是晶体管，例如场效应晶体管(FET)。
在实施例中，系统121没有模拟滤波器网路(例如，RC网路)。在实施例中，系统121没有模拟电路。
ADC 306可将它测量的电压作为模拟或数字信号馈送给控制器310。ADC可以是逐次逼近型寄存器(SAR)ADC(也叫作逐次逼近ADC)。SAR ADC在最终汇聚于模拟信号的数字输出之前经由通过所有可能量化等级的二进位搜索来使模拟信号数字化。SAR ADC可具有四个主要子电路：采样和保持电路，用于获取输入电压(Vin)；内部数模转换器(DAC)，其配置成对模拟电压比较器供应等于逐次逼近型寄存器(SAR)的数字代码输出的模拟电压，所述模拟电压比较器将Vin与内部DAC的输出比较并且向SAR输出比较结果，SAR被配置成向内部DAC供应Vin的逼近数字代码。SAR可被初始化使得最高有效位(MSB)等于数字1。该代码被馈送到内部DAC内，其然后将该数字代码的模拟等效物(Vref/2)供应到比较器内用于与Vin比较。如果该模拟电压超出Vin，比较器促使SAR将该位重定；否则，所述位被保留为1。然后SAR的下一个位被设置为1并且进行相同测试，继续该二进位搜索直到SAR中的每个位已被测试。所得的代码是Vin的数字逼近并且最后在数字化结束时由SAR输出。
系统121可包括电容器模块309，其电连接到电触点119B，其中电容器模块配置成从电触点119B收集载流子。电容器模组能包括放大器的反馈路径中的电容器。如此配置的放大器叫作电容跨阻放大器(CTIA)。CTIA通过防止放大器饱和而具有高的动态范围并且通过限制信号路径中的带宽来提高信噪比。来自电触点的载流子在一段时间(“整合期”)(例如，如在图5中示出的，在ts至t0之间)内在电容器上累积。在整合期终止后，由ADC 306对电容器电压采样并且然后由重定开关将其重定。电容器模块309能包括直接连接到电触点119B的电容器。
图5示意示出：根据实施例，由与电触点119B关联的像素150上入射的辐射粒子产生的载流子引起的流过电触点119B的电流的时间变化(上曲线)和电触点119B的电压的对应的时间变化(下曲线)。电压可以是电流关于时间的整合。在时间t0，辐射粒子撞击二极管或电阻器，载流子开始在像素150中产生，电流开始流过电触点119B，并且电触点119B的电压的绝对值开始增加。在时间t1，第一电压比较器301确定电压的绝对值等于或超出第一阈值V1的绝对值，并且控制器310启动时间延迟TD1并且控制器310可在TD1开始时停用第一电压比较器301。如果控制器310在t1之前被停用，在t1启动控制器310。在TD1期间，控制器310启动第二电压比较器302。如这里使用的术语在时间延迟“期间”意指开始和终止(即，结束)和中间的任何时间。例如，控制器310可在TD1终止时启动第二电压比较器302。如果在TD1期间，第二电压比较器302确定在时间t2电压的绝对值等于或超出第二阈值的绝对值，控制器310等待电压稳定来稳定。当辐射粒子产生的所有载流子漂移出辐射吸收层110，电压在时间te稳定。在时间ts，时间延迟TD1终止。在时间te或时间te之后，控制器310促使ADC 306使电压数字化并且确定辐射粒子的能量落在哪个箱中。控制器310然后促使对应于所述箱的计数器320记录的数增加一。在图5的例子中，时间ts在时间te之后；即TD1在辐射粒子产生的所有载流子漂移出辐射吸收层110之后终止。如果不易测量时间te，可以根据经验选择TD1以允许有足够时间收集辐射粒子产生的实质上的所有载流子但并未太长而冒着具有另一个入射辐射粒子的风险。即，可根据经验选择TD1使得时间ts根据经验在时间te后。时间ts不是必须在时间te后，因为一旦达到V2控制器310可忽视TD1并且等待时间te。电压与暗电流对电压的贡献之间的差异的变化率从而在ts实质上为零。控制器310可配置成在TD1终止时或在t2或中间的任何时间停用第二电压比较器302。
在时间te电压与辐射粒子产生的载流子的数量成比例，其与辐射粒子的能量有关。控制器310可配置成基于ADC 306的输出确定辐射粒子的能量所落入的箱。
在TD1终止或被ADC 306数字化后，以较后者为准，控制器310在复位期RST使电触点119B连接到电接地以允许电触点119B上累积的载流子流到地面并且使电压重定。在RST之后，系统121准备检测另一个入射辐射粒子。系统121在图6的示例中可以应对的入射辐射粒子的速率隐式地受限于1/(TD1+RST)。如果第一电压比较器301被停用，控制器310可以在RST终止之前的任何时间启动它。如果控制器310被停用，可在RST终止之前启动它。
因为检测器100具有可并行操作的许多像素150，检测器可以应对速率高得多的入射辐射粒子。这是因为特定像素150上的入射率是整个阵列像素上的入射率的1/N，其中N是像素数目。
图6示意性地示出了包括本文所述的辐射检测器100的系统。该系统可用于医学成像，例如胸部辐射照相，腹部辐射照相，牙科辐射照相等。所述系统包括辐射源701。从辐射源701发射的辐射穿透物体702(例如，人体部位如胸部，肢体，腹部，嘴巴)，被物体702的内部结构(例如，骨骼，肌肉，脂肪，器官以及牙齿等)不同程度衰减，并且被投射到辐射检测器100。辐射检测器100通过检测辐射的强度分布而形成图像。
图7示意性示意性地示出包括本文所述的辐射检测器100的元素分析仪。元素分析仪能够检测在诸如玩具的物体上的一个或多个感兴趣的元素的存在。高能量的带电粒子束(诸如电子或质子，或辐射束)被引导到物体上。物体的原子被激发并在特定波长处发射辐射(其是元素的特征)。辐射检测器100接收所述被发射的辐射并基于所述被发射的辐射的能量确定所述元素的存在。例如，辐射检测器100可被配置为检测位于铅发射的波段的辐射。如果辐射检测器100从物体上确实接收到在这些波段的辐射，就能知道铅存在。本文描述的辐射检测器100可具有其它应用，比如在辐射望远镜，辐射乳房摄影，工业辐射缺陷检测，辐射显微或微成像，辐射铸造检查，辐射无损检测，辐射焊接检查，辐射数字减影血管造影等中。使用该辐射检测器100适合于代替摄影板，摄影胶片，PSP板，辐射图像增强器，闪烁体或另一个辐射检测器。
图8示意性地示出包括本文所述的辐射检测器100的货物扫描或非侵入性检查(NII)系统。该系统可用于检查和识别例如集装箱，车辆，船舶，行李等运输系统中的货物。该系统包括辐射源9011。从辐射源9011发射的辐射可以从物体9012(例如，集装箱，车辆，船舶等)背散射并被投射到辐射检测器100。物体9012的不同内部结构可以不同地背散射所述辐射。辐射检测器100通过检测背散射辐射的强度分布和/或背散射辐射粒子的能量来形成图像。
图9示意性地示出包括本文所述的辐射检测器100的另一货物扫描或非侵入性检查(NII)系统。该系统可用于公共运输站和机场的行李筛选。该系统包括辐射源1001。从辐射源1001发射的辐射可穿透行李1002，被行李的内容不同地衰减，并被投射到辐射检测器100。所述辐射检测器100通过检测透射辐射的强度分布而形成图像。该系统可以揭示行李的内容，并识别在公共交通上禁止的物品，例如枪支，毒品，锋利武器，易燃物。
图10示意性地示出包括本文所述的辐射检测器100的全身扫描系统。全身扫描系统可以为了安全筛选目的检测人身体上的物体，不需要物理地移去衣物或进行物理接触。全身扫描系统能检测非金属物体。全身扫描仪系统包括辐射源1101。从辐射源1101发射的辐射可从被筛选的人1102和其身上的物体背散射，并被投射到辐射检测器100。所述物体和所述人体可以不同地背散射辐射。辐射检测器100通过检测背散射辐射的强度分布来形成图像。辐射检测器100和辐射源1101可被配置为沿直线或旋转方向扫描人。
图11示意性地示出包括本文所述的辐射检测器100的辐射计算机断层扫描(辐射CT)系统。辐射CT系统使用计算机处理的辐射来产生被扫描对象的特定区域的断层图像(虚拟“切片”)。断层图像可用于各种医学学科中的诊断和治疗目的，或用于探伤，故障分析，计量，组装分析和反向工程。辐射CT系统包括在此描述的辐射检测器100和辐射源1201。辐射检测器100和辐射源1201可被配置成沿一个或多个圆形或螺旋路径同步旋转。
图12示意性地示出包括本文所述的辐射检测器100的电子显微镜。电子显微镜包括被配置为发射电子的电子源1301(也称为电子枪)。电子源1301可具有各种发射机制，例如热离子，光电阴极，冷发射或等离子体源。被发射的电子通过电子光学系统1303，其可被配置为影响、加速或聚焦电子。然后电子到达样品1302，并且图像检测器可从那里形成图像。电子显微镜可以包括本文所述的辐射检测器100，用于进行能量色散辐射分光镜检查(EDS)。EDS是用于样品的元素分析或化学表征的分析技术。当电子入射到样品上时，可从样品发射特征辐射。入射电子可以激发样品中的原子的内壳中的电子，从所述壳中将其排出，同时在所述电子原先的位置形成电子空穴。来自外部的高能壳层的电子填充所述空穴，较高能量壳层与较低能量壳层之间的能量差可以按辐射的形式释放。通过辐射检测器100可以测量从样品发射的辐射的数量和能量。
尽管本文公开各种方面和实施例，其它方面和实施例对于本领域技术人员将变得明显。本文公开的各种方面和实施例是为了说明的目的而不意在为限制性的，其真正范围和精神由下述权利要求所指示。

Claims (15)

1.一种检测器，包括：
像素，其被配置成检测入射于其上的辐射粒子，所述像素被布置在基底中；
第一保护环，其在所述基底中并围绕所述像素，所述第一保护环包括所述基底中的第一掺杂半导体区域和与所述第一掺杂半导体区域电接触的第一导电层；
第二保护环，其在所述基底中并围绕所述第一保护环，所述第二保护环包括所述基底中的第二掺杂半导体区域和与所述第二掺杂半导体区域电接触的第二导电层；
其中，所述第一导电层朝向所述第一保护环的内部以第一程度悬伸于所述第一掺杂半导体区域之上；
其中，所述第二导电层朝向所述第二保护环的内部以第二程度悬伸于所述第二掺杂半导体区域之上；
其中，所述第二程度大于所述第一程度。
2.如权利要求1所述的检测器，其中，所述检测器包括被布置在阵列中的多个像素，并且所述多个像素被所述第一保护环围绕。
3.如权利要求1所述的检测器，其中，所述像素包括所述基底中的掺杂半导体区域以及与所述掺杂半导体区域电接触的电触点；其中所述电触点沿着平行于所述基底的至少两个相反方向悬伸于所述掺杂半导体区域之上。
4.如权利要求3所述的检测器，其中，所述电触点沿着至少两个相反方向上以相同程度悬伸于所述掺杂半导体区域之上。
5.如权利要求1所述的检测器，还包括：
第三保护环，其在所述基底中并围绕所述第二保护环，所述第三保护环包括所述基底中的第三掺杂半导体区域以及与所述第三掺杂半导体区域电接触的第三导电层；
其中，所述第三导电层朝向所述第三保护环的内部以第三程度悬伸于所述第三掺杂半导体区域之上；
其中，所述第三程度大于所述第二程度。
6.如权利要求1所述的检测器，其中，所述像素被配置为对入射于其上的辐射粒子进行计数。
7.如权利要求1所述的检测器，其中，和所述第一掺杂半导体区域相比，所述第一导电层沿平行于所述基底并且从所述第一保护环的内部延伸到所述第一保护环的外部的直线具有较大的宽度。
8.如权利要求1所述的检测器，还包括电子系统；
其中，所述像素至少包括电触点；
其中所述电子系统包括：
第一电压比较器，其被配置为将所述电触点的电压与第一阈值进行比较；
第二电压比较器，其被配置为将所述电压与第二阈值进行比较；
计数器，其被配置为记录到达所述像素的辐射粒子数；
控制器；
其中，所述控制器被配置为从所述第一电压比较器确定所述电压的绝对值等于或超过所述第一阈值的绝对值的时刻开始时间延迟；
其中，所述控制器被配置为在所述时间延迟期间激活所述第二电压比较器；
其中，所述控制器被配置为：当所述第二电压比较器确定所述电压的绝对值等于或超过所述第二阈值的绝对值时，使所述计数器记录的数增加一。
9.如权利要求8所述的检测器，其中，所述电子系统还包括电连接到所述电触点的电容器模块，其中，所述电容模块被配置为从所述电触点收集电荷载流子。
10.如权利要求8所述的检测器，其中，所述控制器被配置为在所述时间延迟的开始或期满激活所述第二电压比较器。
11.如权利要求8所述的检测器，其中，所述电子系统还包括电压表，其中，所述控制器被配置为在所述时间延迟期满时使所述电压表测量所述电压。
12.如权利要求8所述的检测器，其中，所述控制器被配置为基于所述时间延迟期满时所测量的电压的值来确定辐射粒子能量。
13.如权利要求8所述的检测器，其中，所述控制器被配置为将所述电触点连接到电接地。
14.如权利要求8所述的检测器，其中，所述电压的变化率在所述时间延迟期满时实质上为零。
15.如权利要求8所述的检测器，其中，所述电压的变化率在所述时间延迟期满时实质上为非零。
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