摘要
探测器主要用于医学、粒子物理领域。硅微条探测器(SMD)测量粒子位置时，虽然分辨率高，但不耐辐射。三维沟槽电极探测器(3D-TrenchElectrodeDetector，3D-TED)测量粒子位置时，分辨率等于电极间隔，但芯片纵向在衬底(非贯穿区)存在慢区。在此区域，探测器阵列之间的信号相互串扰。此外“电极盲区”体积大。提高3D-TED位置分辨率时，容易击穿且收集极读出路数变多，数据处理电路设计更加繁杂。 本文以双面刻蚀工艺制备电极为基础，提出3D-TED为原型的结构优化方式，运用Slivaco软件对新结构的电学量模拟验证了结构优势。本文的主要工作如下： 1.提出了蜂窝壳型电极探测器(HSED)与互嵌壳型电极探测器(ISED)模型。分别介绍了结构设计理念，提出了使嵌套区域(通常为盲区)最小的尺寸参数。为了证明结构的优势，对比了其与传统探测器的单元中的盲区面积。提出了可使阵列中的盲区面积减少的特殊阵列方式，使HSED在实际应用中，盲区均分布在芯片边沿，从而芯片探测区内几乎没有盲区。 2.为了验证引入壳型电极的优势，模拟了HSED与ISED的电场，并与3D-TED对比，发现引入壳型电极后探测器电场得到改善。对不同dbot、嵌套程度的HSED的电场进行了模拟，发现盲区比例随dbot、嵌套程度增大而增大。 3.结合Ramo理论，假设入射粒子为MIP粒子垂直入射芯片，且忽略粒子在介质中的散射，探究了壳型电极对阵列信号串扰的影响，发现引入壳型电极后阵列信号串扰减少，并且阵列信号串扰随嵌套程度增大而减少。 4.提出三维双面微条探测器(3D-DSMD)模型。介绍了3D-DSMD的结构与协同响应的信号响应方式。介绍了3D-DSMD收集极数量与位置分辨率，这些指标相比于3D-TED有显著提升。为印证3D-DSMD具有协同响应的特点，且可用于二维位置鉴别，在忽略中间硅层的串扰的条件下，模拟了其响应信号。得出入射点各异时，3D-DSMD收集极响应顺序以及上下收集极的信号峰值时间也有差异。
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