静电收集半导体法氡探测器小型收集室的结构优化与性能提升研究

本研究通过COMSOL模拟系统探究了静电收集氡探测器中218Po离子的收集效率（CE）优化策略，揭示了半球-圆柱混合（H-C）腔室结构、2000V电压及带电金属边缘屏蔽的协同增效作用，为降低湿度干扰、平衡CE与收集时间（CT）提供了物理设计框架，对环境辐射监测设备开发具有重要指导意义。

　　

Highlight

检测系统结构

如图1所示，该系统由收集腔室和探测器组成（详见表1尺寸）。探测器为带8mm敏感窗的圆形半导体器件（如PIPS或金硅面垒型），接地安装于腔室底板中心，具有典型α能谱分辨能力。

结果与讨论

区别于Rinaldi等人对商用系统的验证，本研究聚焦探测器安装位点、带电边缘屏蔽等结构优化，量化CE-CT平衡关系——带电金属边缘可使CE提升4-10%且不延长CT；半球形腔室因电场均匀性实现最短CT（≤8μs），而H-C混合结构在等体积条件下性能最优。

Conclusion

研究发现：未充电基底能平衡CE与CT；2000V电压兼顾CE与电磁稳定性；带电金属边缘需绝缘处理防电弧；半球腔室因电场均匀性显著缩短CT，H-C混合结构展现最佳综合性能，为探测器设计提供物理优化框架。

（注：翻译严格保留专业术语如PIPS、²¹⁸Po等，采用"带电边缘屏蔽""能谱分辨"等生动表述，并维持原文技术细节如μs、CT等单位的专业呈现）