Способ отбора алмазов для детекторов ионизирующих излучений

Способ отбора алмазов для детекторов ионизирующих излучений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ОТБОРА АЛМАЗОВ ДЛЯ ДЕТЕКТОРОВ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ, включающий облучение алмаза с электродами в электрическом поле, последующее измерение токов термостимулированной деполяризации в температурных интервалах 400-440 и 460500 К, отбор алмазов, у которых мaксимальное значение токов деполяризации меньше порогового значения, отличающийся .тем, что, с целью повышения экономичности отбора алмазов со спектрометрическими свойствами, пороговое значение тока термостимулированной деполяризации выбирают не более 0,510 А/см, дополнительно облучают алмаз импульсным ультрафиолетовым излучением, регистрируют кинетику затухания фотопроводимости алмаза и определяют врео 9 мя жизни неравновесных носителей за (Л ряда, отбирают алмазы с постоянной времени жизни не менее 10 с.

ССЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) д)) 4 С 01 Т 1/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ а)а .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3616902/24-25 (22) .08.07.83 .(46) 07.11.86. Бюл. В 41 (72) Ю.С. Мухачев, С.Ю. Борзенко, В.С. Татаринов, В.С. Хрунов, С.С. Мартынов и И.И. Протасов (53) 539. 1.074(088.8) (56) Гомон Г.О. Алмазы. — М.- Л.:

Машиностроение, 1966, с. 125-129.

Патент США У 3824680, Н.кл.25083.3, опублик. 1974.

Авторское свидетельство СССР

У 991836, кл. G 01 Т 1/24, 1981. (54)(57) СПОСОБ ОТБОРА АЛМАЗОВ ДЛЯ

ДЕТЕКТОРОВ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ, включающий облучение алмаза с электродами в электрическом поле, последующее измерение токов термостимулированной деполяризации в температурных интервалах 400-440 и 460500 К, отбор алмазов, у которых мак симальное значение токов деполяризации меньше порогового значения, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности отбора алмазов со спектрометрическими свойствами, пороговое значение тока термостимулированной деполяризации выбирают не более 0 5 10 А/см, дополнительно облучают алмаз импульсным ультрафиолетовым излучением, регистрируют кинетику затухания фотопроводимости алмаза и определяют вре- о мя жизни неравновесных носителей заряда, отбирают алмазы с постоянной

-В времени жизни не менее 10 с.

1 1 56

Изобретение относится к технике регистрации ионизирующего излученияполупроводниковым детекторам, н детности к способам изготовления алмазных детекторов ионизирующих излучений. 5

Известен способ отбора алмазов для простейших датчиков излучений, являющихся необработанными алмазами с нанесенными на их естественные грани контактами. Способ включает отбор 10 алмазов с пониженным содержанием примеси азота, нанесение контактов, испытание в рабочем режиме. Недостатками способа являются неоднозначность критерия отбора и сильная поляризация 15 значительной части детекторов, что приводит к низкому выходу годных приборов.

Известен способ изготовления алмазного детектора ядерных излучений, 20 который включает в себя следующие операции: отбор алмазов с пониженным содержанием примеси азота, дополнительное измерение фотопроводимости при облучении светом из спект- 25 ральной области 230-280 нм, отбор алмазов с высокой фотопроводимостью.

Отобранные кристаллы разрезают на пластинки толщиной 0,1-0,3 мм, прово— дят термообработку, дополнительно 30 измеряют фотопроводимость при облучении светом из спектральной области 220-225 нм. Затем изготавливают инжектирующий и запорный контакты на противоположных гранях пластинки. Недостатками способа являются сложность процесса отбора и неоднозначность критериев отбора. Выход годных детекторов мал, не удовлетворяет предъявляемым требованиям, 40 кроме того, значительная часть пластинок отбраковывается после резки кристалла.

Наиболее близким техническим ре45 шением к предложенному по большинству существенных признаков является способ отбора алмазов для детекторов ионизирующих излучений,включающий облучение алмаза с электродами в электрическом поле, последую50 щее измерение токов термостимулированной деполяризации в температурных интервалах 400-440 и 460-500 К, отбор алмазов, у которых максимальное значение токов деполиризации 55 менее порогового значения. Скорость нагревания выбирается 0,1-1,0 К/с, напряженность электрического поля

83 2

0,2-2,0 кВ/см, доза рентгеновского излучения — более 300 Р, пороговое значение выбирают равным (0,5-5,0»

«1О А/см

Недостатком прототипа являе".ся то, что данный способ отбора не позволяет прогнозировать появление спектрометрических свойств детекторов, а спектрометрические детекторы в настоящее время составляют малую часть общего количества счетных детекторов.

Целью изобретения является повышение экономичности отбора алмазов со сиектрометрическими свойствами путем прогнозирования спектрометрических свойств в исходных алмазах.

Указанная цель достигается тем, что в способе отбора алмазов для детекторов ионизирующих излучений,включающем облучение алмаза с электродами в электрическом поле, последующее измерение токов термостимулированной деполяризации в температурных интервалах 400-440 и 460-500 К, отбор алмазов, у которых максимальное значение токов деполяризации меньше порогового значения, пороговое значение тока деполяризации выбирают не более 0,5 ° 10 А/см, допол- l3 г нительно облучают алмаз импульсным ультрафиолетовым излучением, регистрируют кинетику затухания фотопроводимости алмаза и определяют время жизни неравновесных носителей заряда, отбирают алмазы с постоянной времени жизни не менее 10 с.

-B

Способ осуществляют следующим образом.

Исходный камень алмаза с временными контактами помещают в электрическое поле и облучают рентгеновским излучением. После выключения излучения и снятия электрического поля контакты эакорачивают на входное сопротивление злектромера. После затухания переходных токов производят нагревание с постоянной скоростью и одновременно измеряют величину тока.

Фиксируют значение тока в температурных интервалах 400-440 и 460500 К. Максимальное значение тока сравнивают с пороговым значением.

Годными признают алмазы, у которых максимальное значение тока меньше порогового значения.

Скорость нагревания выбирают в интервале 0,1-1,0 К/с, дозу излучения — более 300 P напряженность

11564

ВНИИПИ Заказ 6054/1 Тираж 728 Подписное

3 электрическог ноля — в интервале

0,2-2,0 кВ/см. Однако, в отличие от прототипа, пороговое значение и выбирают»е более 0,5 ° 10 Л/rM . При нлотности ТоКА термо<.. тим лировяннои ,- э,, z деполяризации более О,э 1(, А см концентрация центров захвата настоль— ко высока, что не осуществляется условие полного сбора заряда, поэтому детекторы не будут обладать спектрометрическими свойствами.

Дополнительно к измерению тока термостимулированной деполяризации в тех же алмазах проводится измерение фотопроводимости в импульсном режиме. Для этого алмаз помещают в измерительную ячейку, согласованную с волновым сопротивлением кабеля, облучают импульсами ультрафиолетово— го излучения, например импульсами излучения азотного лазера, и регистрируют импульс фотопроводимости в интервале 10 . — 10 с. Годными при-з знаются алмазы, у которых наблюдается затягивание импульса с постоян- 25 ной времени спада заднего фронта

-a импульса не менее 10 с. Остальные алмазы признаются непригодными для спектрометрических детекторов.

Алмазы с постоянной времени затухания импульсной фотопроводимости менее 10 с непригодны для изготовления алмазных спектрометрических детекторов, что было определено экспериментально по результатам ис;35 пытания детекторов, изготовленных из таких алмазов.

Прогнозирование спектрометрических свойств у алмазов по предложенному способу позволяет исключить затра40 ты на изготовление детекторов, на обладающих этими свойствами.

Пример реализации способа.

На исходный образец природного алмаза наносят электроды из аквадага.

Электроды присоединяют к источнику напряжения, подают разность потенциалов, например 500 В, затем в электрическом поле образец облучают рентгеновским излучением с дозой 1000 P.

После окончания облучения напряжение снимают, контакты алмазного камня соединяют с входом электромет- ра. Выжидают, когда затухнут все

8:3 4 переходные процессы, при необходимости корректируют нуль электрометра.

Затем включают нагревание с постоянной скоростью, обычно с помощью электронного терморегулятора. В процессе нагревания,одновременно регистрируют ток деполяризации, например, записывая показание электрометра на диаграмме самописца. Определяют величину максимального тока деполяризации в температурных интервалах 400-440 и 460-500 К. Эту величину сравнивают с пороговым значением, равным 0,3 «

«10 A. Отбирают алмазы с максимальным током ниже порогового значения.

Эти алмазы помещают в ячейку для измерения импульсной фотопроводимости„ согласованную по волновому сопротивлению с кабелем, например, 75 Ом. Затем на образец подают напряжение

500 В, облучают излучением импульсного азотного лазера типа ЛГИ-21 с мощностью н импупьсе 1,5 кВт и длительностью менее 10 с. Форму импульса регистрируют с помощью стробоскопического осциллографа типа

С7-7. Выделяют область времен после окончания импульса, т.е. более 10 с после начала импульса. Если в этой области времен есть длительный компонент, определяют постоянную времени спада по времени спада -величины фотопотока в 2,7 раза. Если постоян-8 ная времени больше 10 с, алмаз признают годным для изготовления спектрометрических детекторов.

За базовый объект выбран прототип.

По сравнению с ним заявляемый способ позволяет отобрать алмазы, пригодные для изготовления спектрометрических дегекторов. В базовом способе выделить спектрометрические детекторы в отдельную группу можно только после полного изготовления детекторов и испытания спектрометрических свбйств всех детекторов. В связи с тем что технология изготовления спектрометрических детекторов отличается от технологии изготовления счетных детекторов, предсказание спектрометрических свойств на ранних этапах изготовления детекторов.позволяет сократить время изготовления и устранить из технологического процесса этап испытания спектрометрических характеристик всех детекторов.

Произв.-полигр. пр-тие, r.

Ужгород, ул. Проектная, 4