1、X射線由于具有強透射性,是工業(yè)中無損探傷、安全檢測理想的探測源,并被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療探測、輻照成像等領(lǐng)域。由于X射線屬于高能射線,對半導體器件會造成損傷,傳統(tǒng)的X射線成像器件通常采用熒光物質(zhì)作為中間媒介,將X射線轉(zhuǎn)換為可見光,再進一步通過傳感器感光成像。熒光體本身的散射性使得傳感器的空間分辨率難以提高,二次成像以及余輝效應(yīng)又使得傳感器成像的實時性受到嚴重影響。
　　為進一步研究解決以上問題,本文在國家自然科學基金的資助下,對有源像素

2、圖像傳感器在X射線下的直接成像技術(shù)進行了研究。這種結(jié)構(gòu)摒棄了傳統(tǒng)的熒光物質(zhì),使得傳感器能夠直接探測X射線,有效的提高了傳感器的空間分辨率以及成像的實時性。為克服半導體器件的輻射損傷,文中首先采用Sentaurus TCAD對器件進行了建模分析,通過SDE結(jié)構(gòu)編輯器構(gòu)建了MOSFET結(jié)構(gòu),通過電荷摻入的方法模擬了X射線對器件閾值電壓偏移的影響,并對器件單元進一步進行了抗輻射加固設(shè)計。論文比較了有源像素圖像傳感器(Active pixel

3、sensor,APS)與無源像素圖像傳感器(Passive pixel sensor,PPS)的電路結(jié)構(gòu),并對APS的3-T、4-T、5-T等不同像元結(jié)構(gòu)進行了分析討論。
　　論文采用3-T結(jié)構(gòu)設(shè)計了APS有源像素圖像傳感器像元電路,并對8×8像元陣列進行了仿真分析,得到了不同電流等效下的響應(yīng)曲線,對像元的響應(yīng)參數(shù)曲線進行了線性度分析,完成了128×128像元陣列的版圖設(shè)計。為測試所設(shè)計傳感器的成像性能,對80位樣品像元陣列進行了

4、DIP封裝,并設(shè)計測試平臺進行成像測試。使用SB-80-250直流X射線源作為成像光源,利用NI公司PCI6115數(shù)據(jù)采集卡進行成像數(shù)據(jù)采集?；贏ltera EP2C8Q208C8N型FPGA平臺,采用Verilog硬件語言描述產(chǎn)生數(shù)字時序驅(qū)動信號。通過線陣拼接構(gòu)建240位像元陣列,借助于位移成像平臺通過位移臺牽引被測物體移動,在射線源與圖像傳感器相對靜止的條件下,采用集線成面的方式位移掃描收集240×400的二維數(shù)據(jù)陣列。