近日，中科院高能所同步輻射硅像素探測器研發(fā)團隊在新型像素陣列探測器研究方面取得重要進展，團隊成功研制出基于硅通孔技術（Through Silicon Via，TSV）的探測器工程樣機。TSV技術的成功應用大幅縮小了模塊間的縫隙寬度，同時還改善了探測器在低能區(qū)的響應。這一進展標志著高能所在先進X射線像素探測器的設計、工藝研究及系統(tǒng)集成上達到了國內領先水平，所有關鍵技術及工藝方法全部實現國產化，樣機性能指標達到國際主流同類探測器產品水平。
TSV技術是一項新興的高密度封裝技術，可以實現芯片間的垂直電氣互連，包括深硅刻蝕微孔、絕緣層/阻擋層/種子層的沉積、深孔填充、化學機械拋光、減薄、PAD制備以及再分布線制備等多項工藝技術。研發(fā)人員經過一年多的工藝摸索和實驗改進，成功將模塊間的縫隙寬度由上一代工程樣機的9毫米減小為2.5毫米。該工程樣機由18個探測模塊組成，按照3×6方式排列，單模塊是208×288的像素陣列，像素尺寸為150μm×150μm。研發(fā)團隊在本輪同步輻射專用光期間，利用Cu熒光（約8KeV）產生的較大均勻光場對該工程樣機進行了各項性能的測試和標定，完成了樣機的能量響應、像素壞點率測試及平場校正，并獲得了成像實驗數據結果。
探測器研發(fā)團隊由高能所實驗物理中心和多學科中心人員組成，他們在硅傳感器芯片研發(fā)、探測器模塊研制、專用集成電路研究、讀出電子學和數據獲取系統(tǒng)設計、機械結構設計等方面通力合作。該樣機的成功研制，更加堅定了研究團隊繼續(xù)攻堅克難的信心和決心。未來，高能所將繼續(xù)深入推進國產硅像素探測器的研究工作，全面掌握此類探測器的核心關鍵技術，提升光源的核心競爭力，為將來在高能同步輻射光源上先進探測技術的應用打下堅實的基礎。同時，該項目相關技術還有望應用到其他領域，包括CT、質子治癌、醫(yī)療成像、空間成像探測器等。
本項目得到了高能同步輻射光源、先進光源技術研發(fā)與測試平臺、國家自然科學基金委、核探測與核電子學國家重點實驗室的支持。
X射線像探測器外觀
探測器由內部18個探測單元模塊拼接組成
在同步輻射束線上工作的探測器樣機及制冷機
探測器在本輪同步光測試中得到的小魚X射線透射圖
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