Мозаичный преобразователь жесткого ионизирующего излучения

Мозаичный преобразователь жесткого ионизирующего излучения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИЮИСТИЧЕСНИХ

И=СПЛЛИН (l9) (11) 3(511 Н 01 L 31/02

СССЕ (21) 3288891/18-25 (22) 19.05.81. (46) 29.02 ° 84. Бюл. 9 8 (72) Н.(0. Герасенов, В.С. Мелихов. и И.М. Рубинович (71) Научно-исследовательский институт электронной интроскопии при Томском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте.им. С.М.Кирова (53) 621.387,462(088.8) (54)(57)1МОЗАИЧНЬЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ЖЕСТКОГО ИОНИЗИРУКЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащий и строк МДПДМ-структур

no tn элементов в каждой строке, выполненный в виде моноблока из тяжелого проводящего материала с.общим электродом и сотами на.передней и задней стороне, подключенного к одному полюсу высокочастотного генератора, другой полюс которого подключен через сопротивления нагрузок к сигнальным электродам, о т л и ч а ю щ н и с я тем, что, с целью увеличения чувствительности преобразователя, каждая строка преобразователя выполнена в виде цельного монокристалла полупроводника, с одной стороны которого нанесен слой диэлектрика и набор из nt сигнальных электродов, а с другой — слой диэлектрика и общий электрод, причем сигнальные электроды изолированы от моноблока, а общий электрод соединен с моноблоком, строки помещены в соты на задней стороне моноблока, число которых равно числу строк П, а на передней стороне моноблока число сот равно числу элементов n x rn.

2. Преобразователь по п. 1, о т- Pg л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения разрешающей способности по строке, ширина сигнальных электродов н расстояние между соседнимн сигнальными электродами равны толщине монокристаллов межпу общим ,и сигнальным электродами.

1005?25 0 ях, когда необходима высокая разреша15

Известны также мозаичные преобразователи проникающего излучения, содержащие набор фоточувстнительных элементов, выполненных в виде трубки, заполненной фотопроводящим материалом и ориентированной параллельно потоку излучения.

Однако ввиду недостаточной эффективности регистрации, а также вследствие значительного разброса параметров фоточувствительных элементов чувствительность таких преобразователей не позволяет использовать их в диапазоне гамма-излучения с энергией

10-30 МэВ.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является мозаичный преобразователь жесткого ионизирующего излучения, содержащий П строк

ЬДПМД-структур по щ элементов н каждой строке, выполненный н виде моно- 4О блока из тяжелого проводящего материала с общим электродом и соосными сотами на передней и задней стороне, подключенного к одному полюсу высокочастотного генератора, другой полюс которого подключен через сопротивления нагрузок к сигнальным электродам.

Каждый отдельно взятый фоточувстви" тельный элемент данного преобразователя обладает за счет усиливающего действия передних и боковых усиливающих экранов достаточной пороговой чувствителЪностью к гамма-излучению с энергией 10-30 МэВ.

Однако изготовление такого преобразователя связано с необходимостью иметь большое количество идентичных по своим параметрам МДПДМ-структур.

Обычно они изготавливаются из одного или нескольких монокристаллов кремния путем механической резки, что приводит к значительным потерям чистого полупроводника как за счет резки и последующей шлифовки, так и за счет выбраковки части датчиков вследствие необратимых нарушений крчстал — 65

Изобретение относится к технике визуализации пространстненных распределений потоков ионизирующих излучений и может быть использовано в интроскопии.

Известны фоточувствительные матрицы на полупроводниковых элементах, используемые для преобразования и запоминания оптических изображений„ состоящие из системы светочувствительных элементов, например

МПДМП-структур, расположенных по строкам и столбцам.

Однако эти преобразователи выполнены на тонкой подложке и имеют небольшую глубину чувствительной области, что значительно снижает их эффективность при регистрации жест кого ионизирующего излучения. лической решетки монокристалла. Разброс параметров годных МДПДМ-структур достигает 50-100%, что приводит к большой разнице в уровнях выходных сигналон как при воздействии излучения, так и без него и в целом значительно снижает реальную чувствительность мозаичного преобразователя.

Кроме того, конструкция этого преобразователя малопригодна н тех случающая способность и поперечный размер

МДПДМ-структуры оказывается очень малым по сравнению с продольным, апределяющим эффективность регистрации потоков излучения. Например, для получения разрешающей способности

0,5 пар линии/мм поперечный размер

МДПДМ-структур должен быть не более

1 мм при длине порядка 8-12 мм. ЕИход годных датчиков при этом снижается, а разброс параметров увеличивается. Малые размеры датчиков не позволяют также обеспечить надежный электрический контакт обкладак всех

&ЩПДМ-структур с моноблоком.

Целью изобретения является увеличение чувствительности преобразователя при упрощении конструкции и повышении разрешающей способности.

Цель достигается тем, что в мазав ичном преобразователе, содержащем и строк МДПДМ-структур по т элементов в каждой строке, выполненном н виде моноблока из тяжелого проводящего материала с общим электродом и сотами на передней и задней стороне, подключенного к одному полюсу высокочастотного генератора, другой полюс которого подключен через сапративления нагрузок к сигнальным электродам, каждая строка преобразователя выполнена в виде цельного монокристалла полупроводника, с одной стороны каторого нанесен слой диэлектрика и набор из сигнальных электродон, а с другой - слой диэлектрика и общий электрод, причем сигнальные электроды изолированы от моноблока, а общий электрод электрически соединен с моноблоком, строки помещены в соты на задней стороне моноблока, число которых равно числу строк n, а на передней стороне моноблока число сот равно числу элементов И х а.

С целью увеличения разрешающей способности по строке расстояние между соседними сигнальными электродами и их ширина равны толщине монакристаллов между общим.и сигнальным электродами.

На фиг. 1 представлена конструкция предложенного преобразователя; на фиг. 2 — конструкция каждой строки.

Преобразователь содержит моноблок с передними и задними сотами 1, монокристаллы полупроводника 2 с нанесен1005225

Составитель В. Макаров

Редактор Л. Письман Техред A.A÷ Корректор В. Гирняк

Заказ 1151/6 Тираж 603 Подписное

В Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППfl "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ными с двух сторон слоями диэлектрика 3, набор из rn сигнальных электродов 4 с одной стороны каждого монокристалла, общий электрод 5 с другой стороны каждого монокристалла.

При включении высокочастотного ге- 5 нератора на сопротивлениях нагрузки, подключенных к сигнальным электродам, присутствуют сигналы, амплитуды .которых пропорциональны интенсивности излучения, падающего на преобразователь|0 .и параметрам каждой МДПДМ-структуры. Поскольку МДПДМ-структуры в каждой строке выполнены на одном монокрис- . талле полупроводника, то разброс параметров МДПДМ-структур определяется 15 только условиями выращивания монокристаллов и обычно не превышает

10-20%, что соответственно приводит к снижению разницы в уровнях выходных сигналов преобразователя и повышению 2ð его реальной чувствительности.

Разрешающая способность по строке ! предложенного преобразователя определяется расстоянием между центрами соседних сигнальных электродов и при отсутствии взаимного влияния элементов могла бы быть сделана сколь угодной высокой.

Однако при уменьшении расстояния между сигнальными электродами начинает сказываться взаимное влияние элементов, проявляющееся в том, что изменение проводимости на участке одного из элементов приводит к изменению сигнала на других элементах. это фактически приводит к снижению 35 разрешающей способности преобразователя.

Можно показать, что величина взаимного влияния определяется в основф ном расстоянием между сигнальными электродами, их размером и толщиной монокристалла в направлении приложения электрического поля.

Оптимальным является равенство ширины сигнальных электродов и расстояния между соседними электродами толщине монокристалла в направлении приложения электрического поля.

При засветке какого-то элемента строки отношение сигналов .от соседних элементов к сигналу с данного элемента при мощности дозы на преобразователе 0,1 Р/мин и дефектах до

10% не превышает 0,1, что для целей интроскопии вполне приемлемо.

Конструкция предлагаемого преобразсьвателя позволяет получить предельное (для энергий 10-30 МэВ) разрешение 1-2 пары линий/мм. Толщина монокристаллов строк при этом не должна превыаать 0,25 мм. Учитывая известные данные при получении отдельных кристаллов с размерами

0,25х0,25x10 мм расход кремния за. счет резки и шлифовки составил бы не менее 50% исходного объема полупроводника. В предлагаемом преобразователе строки выполнены в виде цельных монокристаллов, следовательно, расходы за счет обработки снижаются не менее, чем в два раза по сравнению с базовым вариантом, за который принят известный мозаичный преобразователь жесткого ионизирующего излучения.

Реальная чувствительность преобразователя за счет снижения разброса параметров светочувствительных элементов повышается в 5-6 раз.