【器件论文】β−Ga₂O₃ 作为 X 射线计数探测器的潜在闪烁体

        由荷兰代尔夫特理工大学的研究团队在学术会议2025 IEEE Nuclear Science Symposium (NSS), Medical Imaging Conference (MIC) and Room Temperature Semiconductor Detector Conference (RTSD)发布了一篇名为β−Ga₂O₃ a Potential Scintillator for Photon Counting X-Ray Detectors（β−Ga₂O₃ 作为 X 射线计数探测器的潜在闪烁体）的文章。

摘要

        光子计数计算机断层扫描（PCCT）为显著降低患者辐射剂量并同时提升信噪比提供了极具吸引力的机遇。随着 PCCT 技术的日益受到关注，对现有半导体直接转换探测器替代方案的需求日益凸显。尽管直接转换探测器能够实现 X 射线光子计数，但高品质碲化镉（CZT）层的制备仍面临成本高昂且工艺复杂的难题。电荷共享与材料缺陷等挑战持续制约着直接转换探测器的成像质量与性能表现。近期研究表明，基于闪烁体的间接转换探测器不仅是可行替代方案，更可能具备显著优势，包括提升光谱保真度。然而，用于光子计数应用的闪烁体仍需满足严苛要求。本研究探索 β-氧化镓（β−Ga₂O₃）作为光子计数 CT 探测器闪烁体的应用潜力。先前研究表明，β-Ga₂O₃ 具有出色的初级衰减时间常数（2 ns）、约 662 keV 处 7 % 的能量分辨率，以及每 keV 约 8 光子的光产额。本文对 β-Ga₂O₃ 进行了深入表征，包括自吸收、非比例性、衰变时间及余辉测量。为评估其在实际工作条件下的性能，进一步将 β-Ga₂O₃ 晶体与硅光电倍增管（SiPM）耦合，并评估了所得脉冲形状。初步结果与先前研究一致，但额外发现两个长衰变成分：衰变常数为 34.3 ns 的成分（占总强度的约 26 %）和衰变常数为 367 ns 的成分（强度约 7 %），这些成分可能影响计数性能和能谱特性。

原文链接：

https://doi.org/10.1109/NSS/MIC/RTSD57106.2025.11287763