CdTe探测器--X射线探测
Acrorad（株式会社アクロラド）简介
Acrorad Co., Ltd. 是Weiyi实现CdTe（碲化镉）半导体辐射探测器商业化量产的厂商，2011年被西门子医疗（Siemens Healthineers）全资收购，现为西门子光子计数CT（Photon-Counting CT）核心探测器供应商。产品线围绕CdTe（碲化镉）半导体辐射探测器及成像系统展开，涵盖单元探测器、像素阵列探测器、集成成像模块及小型伽马相机。可按客户需求定制尺寸、厚度、电极类型和式样。
发展历程
• 1984年：以Crest Electronics创立，从事医疗电子设备基板组装。
• 1988年：开始研发用THM（行波加热法/Travelling Heater Method）生长CdTe单晶体。
• 1993年：CdTe探测器首次用于骨密度仪（DXA）。
• 2000年：更名Acrorad，总部迁至冲绳，开始量产CdTe探测器元件。
• 2003年：CdTe探测器用于口腔全景X光机。
• 2011年：西门子医疗全资收购，成为其光子计数CT探测器独家上游。
• 1998～2013年：陆续完成φ2英寸单晶、φ3英寸量产及55μm像素电极工艺。
• 2018/2021年：两次扩建冲绳工厂提升CdTe晶体产能，以满足NAEOTOM Alpha需求。
核心技术与产品应用
• 垂直整合产线：从Cd/Te原料区熔提纯（6N～7N级）→THM法CdTe单晶生长→晶圆切片抛光→像素电极蒸镀→与ASIC读出芯片倒装键合→X射线成像模块组装，全流程自主完成。
• 应用领域：
o 医疗影像：光子计数CT（西门子NAEOTOM Alpha）、口腔全景X光、骨密度仪（DXA）
o 工业/安检：食品异物检测、X射线无损检测（NDT）、机场行李安检
o 科研/航天：JAXA X射线天文卫星Hitomi（Astro-H）搭载的CdTe探测器件
在光子计数CT供应链中的地位
• 西门子NAEOTOM Alpha所用的CdTe光子计数探测器晶体全部由Acrorad（日本冲绳）供应。
• 因Acrorad产能趋近极限，西门子2022年宣布投资约8000万欧元在德国福希海姆（Forchheim）新建CdTe晶体厂（预计2026年投产），与Acrorad形成双源保障。
CdTe 探测器元件（核心基础产品）
Acrorad 提供从单像素平面型到多像素阵列型的 CdTe 探测芯片/模块，通常分两种接触结构：
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类型 |
结构 |
特点 |
典型规格 |
|
欧姆接触(Ohmic)探测器 |
Mo/Au 等双欧姆接触 |
低偏压工作、时间稳定性好，适合光子计数/CT |
厚度 0.5/1.0/2.0mm；面积可达 20×20mm 或更大；像素化版本min pitch 约 55μm（MEDIPIX 适配） |
|
肖特基(Schottky) 二极管探测器 |
In 阳极 / Pt 阴极（p-CdTe） |
高反向偏压、低漏流、能谱分辨率优，适合能谱分析/空间探测 |
常用 4×4×1mm 单元或阵列；FWHM@122keV <6%；可低温或室温工作 |
• 晶体质量：THM 法生长 φ75mm（3英寸）CdTe 单晶，整锭均匀性满足医用/航天级量产。
• 常见厚度：0.5mm（低能X射线）、1.0mm（通用X/γ及医疗）、2.0mm（硬X射线/高能γ）。
• 典型应用形式：与读出 ASIC（MEDIPIX、IDEAS IDeF-X 等）倒装键合成光子计数或能谱成像模块。
定制参数范围
• 尺寸/面积：几 mm² ～ 数十 mm²（单元或拼片大面积阵列）
• 厚度：0.3 / 0.5 / 1.0 / 2.0 mm（可依能段选）
• 电极：欧姆(Ohmic) 或 肖特基(Schottky)；单侧像素化或双侧条带(DSSD)
• 像素 pitch：可定制，科研版有 55μm（MEDIPIX3 兼容）、250μm（DSSD）、1mm 等
探测器标准品
产品名称：探测器（小面积） 产品名称：探测器（大面积）
尺寸: 4mm x 4mm x 1mm (t) 尺寸: 10mm x 10mm x 1mm (t)
产品名称：16通道像素探测器 产品名称：防护环探测器
Size : 4mm x 4mm x 1mm (t) Size : 6.1mm x 6.1mm x 1mm (t)
In Schottky detector
|
名称 |
尺寸（mm） |
型号 |
类型 |
|
探测器（小面积） |
4×4×1（t） |
P1S204041000010 |
芯片 |
|
P1S2040410M0010 |
装配 |
||
|
探测器（大面积） |
10×10×1（t） |
P1S204041000010 |
芯片 |
|
P1S2040410M0010 |
装配 |
||
|
16通道像素探测器 |
4×4×1（t） |
P1S204041000010 |
芯片 |
|
P1S2040410M0010 |
装配 |
||
|
防护环探测器 |
6.1×6.1×1（t） |
P1S204041000010 |
芯片 |
|
P1S2040410M0010 |
装配 |
Al Schottky detector
|
名称 |
尺寸（mm） |
型号 |
类型 |
|
防护环探测器 |
6.1×6.1×1（t） |
P1S204041000010 |
芯片 |
|
P1S2040410M0010 |
装配 |
Pt 0hmic detector
|
名称 |
尺寸（mm） |
型号 |
类型 |
|
探测器（小面积） |
4×4×1（t） |
P1S204041000010 |
芯片 |
|
P1S2040410M0010 |
装配 |
||
|
探测器（大面积） |
10×10×1（t） |
P1S204041000010 |
芯片 |
|
P1S2040410M0010 |
装配 |
||
|
16通道像素探测器 |
4×4×1（t） |
P1S204041000010 |
芯片 |
|
P1S2040410M0010 |
装配 |
三种电极类型防护环探测器的比较
|
|
能量谱 |
漏电流（nA） |
|||||||||||||
|
|
241Am FWHM(keV) |
57Co FWHM(keV) |
137Cs FWHM(keV) |
||||||||||||
|
|
Pt Ohmic |
In Schottky |
Al Schottky |
Pt Ohmic |
In Schottky |
Al Schottky |
Pt Ohmic |
In Schottky |
Al Schottky |
Pt Ohmic(60V) |
In Schottky(700V) |
Al Schottky(500V) |
|||
|
|
60V |
700V |
500V |
60V |
700V |
500V |
60V |
700V |
500V |
pixel |
pixel + GR |
pixel |
pixel + GR |
pixel |
pixel + GR |
|
Average |
7.5 |
2.5 |
2.9 |
9.6 |
3.2 |
3.6 |
33.9 |
13.0 |
11.9 |
56.5 |
132.3 |
0.2 |
5.6 |
0.6 |
6.4 |
|
%(Average) |
12.7% |
4.2% |
5.0% |
7.9% |
2.7% |
2.9% |
5.1% |
2.0% |
1.8% |
|
|
|
|
|
|
|
std |
0.3 |
0.1 |
0.1 |
0.4 |
0.1 |
0.2 |
5.6 |
1.1 |
0.6 |
2.1 |
4.6 |
0.0 |
1.9 |
0.2 |
1.3 |
|
Min |
6.9 |
2.4 |
2.8 |
8.9 |
3.1 |
3.1 |
24.3 |
11.1 |
10.1 |
51.7 |
122.4 |
0.1 |
2.9 |
0.3 |
4.0 |
|
Max |
8.1 |
2.7 |
3.3 |
10.2 |
3.7 |
4.0 |
48.3 |
15.2 |
13.4 |
61.3 |
142.0 |
0.2 |
9.2 |
1.3 |
8.1 |
能量普仅测量来自像素的信号（无GR参与）&1-V(l-T) 特性曲线
应用
光子计数CT设备 牙科全景设备
可直接将X射线光子转化为电信号 X射线设备口腔内拍摄一张X光片图像
骨密度测量设备 无损检测
通过骨组织与软组织之间的吸收差异进行测量 通过X射线成像对物体进行检查，且不会造成任何损伤
XRD（X射线衍射仪） X射线荧光
即使在硬X射线能区（约100 keV）亦可实现高精度测量 元素分析与分布可轻松测定
太空研究
Acrorad的技术能够探索远超宇宙范围的物理现象
———————————— 日本Acrorad中国总代理—上海涉科光电科技有限公司 ————————————
