极紫外探测器在电子工业、空间探索、基础科学等领域有着无法替代的作用。本文综述了不同类型极紫外探测器的优势及研究进展，包括气体探测器、闪烁体、微通道板以及半导体极紫外探测器，重点介绍了具有优异抗辐照能力的宽禁带半导体极紫外探测器及其潜在的应用优势。最后，本文展望了极紫外探测器在耐辐照功率监测、高分辨极紫外成像和高抑制比极紫外微光探测等方面的应用前景，并指出了其面临的主要挑战。

X射线具有波长短、穿透能力强等优点，在医学成像、安全检查、科学研究、空间通信等领域具有重要作用。半导体X射线探测器可以将X射线转换为电流信号，具有易集成、空间分辨率高、能量分辨率高、响应速度快等优点。高性能的X射线探测器应具备暗电流低、灵敏度高、响应速度快、可长时间稳定工作等特点，因此制备X射线探测器的半导体材料应具有电阻率高、缺陷少、抗辐照能力强、禁带宽度宽等性质。氧化镓(Ga2O3)是一种新型宽禁带半导体材料，具有超宽禁带宽度、高击穿场强、高X射线吸收系数、耐高温、可采用熔体法生长大尺寸单晶等优点，是一种适合制备X射线探测器的新型材料，近年来基于Ga2O3的X射探测器成为辐射探测领域的研究热点之一。本文主要介绍了Ga2O3半导体的物理性质及其在X射线探测器方面的研究进展，分析了影响X射线探测器性能的物理机制，为提高Ga2O3基X射探测器的性能提供了思路。

为了实现高效的微光探测以及满足量子通信的需求, 需要研发制备具有高增益、低噪声和高带宽的高性能红外探测器, 基于硅衬底材料的锗硅雪崩探测器(Avalanche Photodiode,APD)被认为是有希望实现近红外通信波段高效弱光探测的探测器件。本工作设计研究了一种横向收集结构的锗硅APD, 并对其结构参数对电场分布的影响进行了仿真模拟。发现该结构中硅倍增层的掺杂浓度、尺寸等对器件电场分布具有很重要的影响, 并且利用能带理论对其进行了解释说明。倍增层掺杂浓度提高后, 增强的结效应导致该器件中出现了有趣的双结结构, 横向的n+-n-结与纵向的p+-i-p--n-结共同作用于电场分布, 并且实现了纵向雪崩与横向载流子收集。在-30 dBm 1 310 nm光源正入射下, 新设计的横向吸收结构APD经过优化带宽可以达到20 GHz; 线性响应度07 A/W; 由于采用了键合方法, 其暗电流可以下降至10-12 A。基本满足近红外通信波段弱光探测的高速、低暗电流、探测能力强等要求。

同轴晶体管外形(TO)封装的半导体探测器年出货量高达千万只, 其质量控制与检测是非常重要的。传统的人工借助显微镜的目视检验因受主观判断和视觉疲劳影响, 误检率和漏检率较高。为了解决此问题, 文章提出了一种适用于同轴型半导体探测器封前外观自动光学检验(AOI)的方案, 运用视觉检测将合格品和不合格品自动识别并分拣, 引入景深合成技术实现线弧的高度检测。样机测试结果表明, 所提方案具备良好的检测适应性和较低的误检率, 适合生产线批量检测任务, 可以取代人工目视检验。

为实现高分辨率大动态范围的空间微光(LLL)成像,提出基于全局快门科学级互补金属氧化物半导体(sCMOS)图像传感器的数字域时间延迟积分(TDI)微光成像方法。通过推导数字域TDI成像数据处理方法,建立了系统信噪比(SNR)模型,提出了数字域TDI大动态范围成像方法,并分析了速度失配导致的调制传递函数(MTF)退化现象。实验结果表明,该方法能够明显提高微光成像质量,当数字域TDI积分级数为30时,系统SNR由未积分的5.04 dB提高到19.78 dB,动态范围比传统数字域TDI方法提升了29.54 dB,为实现高分辨率大动态范围空间微光成像提供了保障。

基于受冲击加载样品的温度测量需求，设计了一种测温范围1500 K~10000 K的八通道光学高温计，通过优化计算选取了最佳的工作波长和带宽，使每个通道的线性外推误差控制在2%以内。采用高通低反分光片结合窄带滤光片的分光模式，使每通道光能利用率达到60%以上。采用带宽150 MHz的Si和InGaAs半导体光探测器，工作波长覆盖400 nm~1700 nm，利用黑体炉完成高温计的多点标定。

使用同一块CdZnTe晶体设计制作了像素大小不等的4×4公共格栅像素CdZnTe探测器.通过能谱测定实验及权重势和电场仿真,研究了公共格栅像素CdZnTe探测器中的小像素效应和引导效应.结果表明:由于小像素效应较弱,较大的像素不能有效消除“空穴拖尾”,能谱特性较差;由于晶体内部以及像素和公共格栅间隙表层的电荷损失,较小的像素能谱特性也较差.在像素宽度为0.8 mm时,得到了对662 keV的137Cs放射源的最佳能量分辨率3.80%和峰谷比5.65.适当增大公共格栅偏压可以引导电子向阳极像素运动,促进电荷的完全收集,改善探测器的能谱特性.过大的偏压则会造成像素和公共格栅间表面漏电流的增加,探测器的能谱特性也会恶化.在像素宽度为0.8 mm时最佳偏压为-60 V.

为突破传统半导体核探测器耐高温与抗辐照性能不足的瓶颈, 采用4H-SiC宽禁带半导体材料研制了4H-SiC探测器, 并研究其构成的探测系统对α粒子的能量分辨率和能量线性度。所研制4H-SiC探测器漏电流低, 当外加反向偏压为200 V时, 其漏电流仅14.92 nA/cm2。采用具有5种主要能量α粒子的226Ra源研究其构成的探测系统对α粒子的能量分辨率, 获得4H-SiC探测系统对4.8~7.7 MeV能量范围内α粒子的能量分辨率为0.61%~0.90%, 与国际上报道的高分辨4H-SiC探测系统能量分辨率一致。同时, 实验结果表明: 4H-SiC探测系统对该能量范围内α粒子的能量线性度十分优异, 线性相关系数为0.999 99。

以SiC二极管和中子转换材料6LiF为基础，研制了SiC基中子探测器，并用241Am源与临界装置分别研究了SiC基中子探测器的α粒子响应、热中子响应。结果表明：SiC基中子探测器能够满足241Am源α粒子的计数测量，但由于SiC二极管灵敏区薄，故不能用于5.48 MeV的α粒子能谱测量；SiC基中子探测器对热中子响应良好，不同功率下，脉冲幅度谱中可清晰看到由6Li(n，α)3H的反应产物α粒子、3H粒子形成的双峰；脉冲幅度甄别法可将γ射线及电子学噪声甄别掉；在直接测量与符合测量中，SiC基中子探测器的计数率均与临界装置功率成线性关系，且直接测量的线性度比符合测量的线性度好，最好可达0.999 97。研究表明：降低肖特基接触金属的厚度、增加其外延层厚度、提高其外延层品质，可将SiC二极管用于带电粒子能谱测量。