CZT核辐射探测器读出电路设计+文献综述(4)
(2) 在光子能量低于180 keV，晶片厚度小于4mm时，CdZnTe探测器仍有很高的量子效率；
(3) 探测器的面积可以很小，因此可以在成像系统中提供较高的空间分辨率；
(4) 探测器的能量分辨率优于闪烁探测器，因此适用于能量发散系统并能区别选择不同能量的光子。按电极形状，CdZnTe探测器可分为平面型(MSM) 探测器、共面栅探测器和像素阵列探测器。
3.3 核辐射探测器工作原理
在原子核物理学中[42]，高速粒子如 、 、 、p、n、介子、核裂片等粒子，都可称为射线或核辐射。按照荷电性质，所有的射线可以分为三大类：① 带电射线，例如 、t、p、 、 、e 等粒子；② 中性射线，例如 n、 、 等粒子；③ 电磁辐射，例如 射线和伦琴射线等。按照自由状态粒子的生存时间，粒子又可分为稳定的(如 、d、p、e、 等)与不稳定的(如超子、n、介子等)二类。另外，按照与物质相互作用的性质来看，又可以分为：① 强相互作用粒子，例如 、 、k、p等粒子；② 电磁相互作用粒子，包括所有带电粒子以及光子；③ 弱相互作用粒子，例如 e、 、 等粒子。
核辐射所产生的射线能量通常在keV~MeV，但，任何能量的光子只参与电磁相互作用，因为光子本身就是电磁作用的传递介质。光子能量如式（3.1）表示：
（3.1）
式中 h 是普朗克常数， 是振动频率，c 是光传播速度， 是该光子的波长。不同能量的光子跟核辐射探测器敏感物质有着三种不同的相互作用方式[43]：光电效应[43]、康普顿散射和电子偶生成。
这里着重介绍电子偶生成：当入射光子能量等于 即为1.02MeV 时，在原子核电场的作用下，入射光子的能量可能全部被吸收而产生一对电子——一个正电子和一个负电子。能量 是这个过程的阈值能量。如果入射光子的能量超过 1.02MeV，则其多余的能量将转化为正负电子的动能，它们的关系是：
（3.2）
式中Ee+表示正电子的动能，Ee-表示负电子的动能如图3.1所示。
图3.1 电子偶生成示意图
对于能量一定的入射光子，在电子偶效应中产生的正负电子的动能之和是一个常数。但就正电子和负电子来说，能量从零到 的都有，即它们之间的能量分配是任意的。正负电子的发射方向差不多与入射光子的方向一致。入射光子的能量越大，正负电子的运动方向越趋向于前方。
因为电子偶效应生成的一对正负电子，它们在吸收体物质中能量逐渐损失。负电子最终停止在物质中成为自由电子。正电子耗尽自己的能量后与物质中的自由电子发生中和产生光子，可以表示为：
（3.3）
这一过程称为正电子的湮没。在正电子湮没过程中放出的两个运动方向相反的光子称为湮没辐射。湮没辐射的特征能量是0.51MeV。
入射射线通过单位距离物质时，因电子偶生成而导致的射线强度减弱，用电子偶线性吸收系数 来表示， 随光子能量 和物质原子序数Z的变化而变化。在光子能量很高时，它们之间的关系近似为