2-3 光电导探测器灵敏度标定

易荣清 孙可煦 杨国洪 刘慎业

　　常用的光电导探测器有金刚石和砷化镓探测器。具有体积小，灵敏度高、平响应、响应快等优点，是将来应用于X光诊断比较理想的X光探测器。利用它体积小的优点，可以把X光能谱仪小型化，根据实验的需要放在任何位置；由于金刚石探测器有平响应特性，在标定中可以少花时间，在应用中，数据处理变得更简单；由于它响应快，可以给出X光的发光时间过程。因此，金刚石探测器的发展对于ICF实验研究是很有意义的。

　　由于金刚石灵敏度高，暗电流也很高，约10^-10A，在普通恒流光源(包括目前的北京同步辐射源)上标定，信号只有10^-11A，信噪比太低，一般认为是采用直流法标定光电导探测器的灵敏度是不可能的。但是，采用差分法解决了光电导探测器的灵敏度标定。

　　实验是在3W1B软X光实验站上进行的，软X光的能区是0.1~1.5keV，单色性D E/E约为0.5，探测器偏压为0~400V。金刚石尺寸为1mm´2mm，实验安排如图1所示。

　　单色X光作用在金刚石探测器的光阴极上产生电子空穴对，电子空穴对在电场的作用下向两极移动，形成电流，电流信号通过6517电流计记录。由于电流信号的大小与入射光的强度成比例，所以有I=SI₀，S为金刚石探测器的灵敏度，I₀为入射光的强度。

　　通过实验给出探测器的信号、暗电流与偏压的关系，结果如图2所示。从实验结果可以看出，信号、暗电流随高压的变化而变化。而在目前的光强条件下，探测器的输出信号为10^-11A，暗电流约为10^-10A，暗电流比信号大得多，信号完全被噪音淹没，显然不能用直流法标定。但是，通过实验发现，虽然光电导探测器的暗电流很高，暗电流的绝大部分是稳定的，只与偏压有关，只有极少部分是随机变化的，而这部分与偏压无关，在200V时大约为10^-12A。通过电子学方法，扣去暗电流不变的成分，那么可以获得几十倍的信噪比。通过实验，给出金刚石探测器在50~ 280eV能区的灵敏度标定结果，结果如图3所示。

　　在高能部分，由于光强太弱，信噪比太低，实验结果不可信。进一步的工作是，采用光纤聚光的方法，把现在5mm´30mm的光斑聚焦成小于f 1mm的光斑，这样光强可以提高1~ 2个量级，信噪比也可以提高1~ 2个量级，就能实现光电导探测器的标定。