Способ контроля качества алмазных детекторов ядерных излучений (его варианты)

Способ контроля качества алмазных детекторов ядерных излучений (его варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. Способ контроля качества алмазных детекторов ядерных излучений , включающий облучение детектора ионизирующим излучением, например альфаили бетачастицами, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени контроля, дополнительно передоблучением детектор выдерживают в электрическом поле, затем после снятия поля его облучают и годность определяют по снятому с него сигналу с амплитудой, превышающей или совпадающей с пороговым значением, имею1цему ту же полярность, что и при регистрации излучения детектором в электрическом поле. 2.Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что пороговое значение выбирают величиной 20-40% от амплитуды сигнала при регистрации того же излучения тем же детектором в электрическом поле. 3.Способ контроотя качества алмазных детекторов ядерных излучений, включающий облучение детектора иони зирующим излучением, например альфаили бетачастицами, отличающийся тем, что, с целью сокраще- S ния времени контроля, облучение де (Л тектора производят одновременно с выдерживанием его в электрическом поле , затем электрическое поле убирают , наблюдают изменение сигнала, сни-S маемого с детектора во времени, и годность определяют по сигналу, имеющему ту же полярность, что и при Оо регистрации излучения детектором в 05 электрическом поле. ot 00 со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

860639 А (19) (11) (.ц) 4 Н 0 1 1. 2 1 j 0?

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ электрическом поле.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЗФ (21) 2912314/18-25 (22) 18.04.80 (46) 23, 11.86. Бюл. Ф 43 (72) Ю.С.Мухачев, В.С.Татаринов, В.С.Хрунов и С.С,Мартынов (53) 621.387 ° 462(088,8) (56) Заявка ФРГ Р 1949138, кл. Н О1 L 31/10, опублик.,1977.

Патент СИА М 3924680, кл.29-592, опублик. 1974. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА АЛМАЗНЫХ ДЕТЕКТОРОВ ЯДЕРНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ (Е ГО ВАРИАН ТЪ|) (57) 1. Способ контроля качества алмазных детекторов ядерных излуче— ний, включающий облучение детектора ионизирующим излучением, например альфа- или бета- частицами, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью сокращения времени контроля, дополнительно перед облучением детектор выдерживают в электрическом поле, затем после снятия поля его облучают и годность определяют по снятому с него сигналу с амплитудой, превышающей или совпадающей с пороговым значением, имеющему ту же полярность, что и при регистрации излучения детектором в электрическом поле.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что пороговое значение выбирают величиной 20-40Х от амплитуды сигнала при регистрации того же излучения тем же детектором в электрическом поле.

3. Способ контроля качества алмазных детекторов ядерных излучений, включающий облучение детектора пони зирующим излучением, например альфаили бета- частицами, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью сокраще- ния времени контроля, облучение детектора производят одновременно с вы %/Ф держиванием его в электрическом поле, затем электрическое поле убирают, наблюдают изменение сигйала, сни-ф маемого с детектора во времени, и годность определяют по сигналу, имеющему ту же полярность, что и при регистрации излучения детектором в

8б0639 гистрируют скорость счета частиц в течение длительного времени. Годными признают детекторы, в которых скорость счета остается постоянной во времени,.а выбраковывают детекторы, в которых скорость счета со временем уменьшается из-за образования поляризационного заряда. Известно, что в некоторых случаях необходимо про водить регистрацию скорости счета в течение нескольких часов.

Основным недостатком известного способа является необходимость проведения наблюдения скорости счета в течение длительного времени. Этот недостаток существенный, так как одним из основных параметров, характеризующих качество детектора, является стабильность его счетных характеристик во времени.

Целью изобретения является сокращение времени контроля качества алмазных детекторов ядерных излучений.

Цель достигается тем, что при известном способе контроля качества алмазных детекторов ядерных излучений включающем облучение детектора ионизирующим излучением, например альфа- или бета- частицами, дополнительно перед облучением детектор выдерживают в электрическом поле, затем после снятия поля его облучают и годность определяют по снятому с

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводникc)Bblx детекторов ядерных излучений, н частности к способам изготовления и контроля качества алмазных детекторов ядерных 5 излучений.

Известен способ изготовления ал мазных детекторов, представляющий собой алмазную кристаллическую пластинку с контактами на противоположных сторонах. Известный способ не предусматривает контроль качества детектора в ходе его изготовления.

Ближайшим к предлагаемому по технической сущности является способ изготовления алмазных детекторов ядерных излучений, включающий создание на основе алмазной пластины детектирующей структуры с инжектирующим и запорным контактами. Для определения качества и пригодности к использованию изготовленного по этому способу детектора на него подают напряжение и облучают ионизирующим излучением например альфа-бета-частицами. Pe— него сигналу c ;амплитуд<>й, превь шающей или совпадающей с пороговым значекием, имеюшему ту же полярность, что и при регистрации излучения деТеКТорАМ в электрическом поле, а так— же тем, что пороговое значение выбирают величиной 20-407 от амплитуды сигнала при регистрации того же излучения тем же детектором. Как один из вариантов облучения детектора производят одновременно с выдерживанием его в электрическом поле, затем электрическое поле убирают, наблюдают изменение сигнала, снимаемого с детектора во времени и годность определяют по сигналу, имеющему ту же полярность, что и при регистрации излучения детектором в электричеСком поле.

Основным отличием предлагаемого способа контроля качества детекторов является регистрация сигнала с детектора без напряжения на детекторе после предварительной выдержки в электрическом поле (с облучением или без облучения), дополнительными признаками являются качественные и количественные характеристики регистрируемого сигнала.

На основе проведения экспериментальных исследований алмазных детекторов установлено, что для всех работоспособных детекторов общим свойством является способность считать частицы или регистрировать другие ионизирующие излучения после выдерживания алмазного детектора в электрическом поле. Причем полярность сигнала при этом совпадает с полярностью прямого сигнала с датчика при обычном включении детекторов.

Предлагаемый способ контроля качества может быть реализован в двух вариантах, позволяющих получить примерно одинаковый положительный эффект, По первому варианту способ контроля включает в себя следующие операции: алмазный детектор подключают к источнику напряжения, выдерживают в в электрическом поле, электрическое поле убирают, затем детектор, подключенный к обычной регистрирующей системе, но без напряжения, облучают ионизирующим излучением, например альфа-частицами, и наблюдают сигнал с детектора. Если с детектора снимается сигнал выше некоторого

8606Э9 п()j)ог()))(!1 )) )н )ения т() детeктор признают гo;I)!ûì. Еc.))è же нет сигна! а и ги сигнал имеет амплитуду ниже порогового зна гения, то детектор выбраковывают. 11ороговое значение зависит от технических ус.)овий на детекторы и может отличаться н определенных пределах, например, для счетных и спектрометрических детекторов. Экспериментально установченное пороговое значение для работоспособных счетньгх детекторов составляет 20-40Х от амплитуды сигнала при обычной регистрации того же излучения тем же детектором, но при нормальном электрическом напряжении на контактах

15

По второму варианту способ контроля включает в себя следующие операции: алмазный детектор подключают 2в к источнику электрического напряжения и одновременно облучают ионизируюц)им излучением, затем облу-чение прекращают, электрическое поле убирают, а после затухания переходньгх 25 процессов в регистрирующей системе вновь облучают ионизирующим излучением, например, альфа-частицами, сигнал с детектора регистрируют. Годными признают детекторы, у которых в щ процессе разрушения объемного заряда импульсы сохраняют ту же полярность, что и при обычной регистрации частиц в электрическом поле. Отбраковывают детекторы, у которых в процессе счета

35 импульсы изменяют свою полярность на обратную по отношению к сигналу при обычной регистрации ионизирующего излучения детектором в электрическом поле.

Наличие сигнала детектора без внешнего питающего напряжения связано с тем, что при выдерживании в электрическом поле из контакта в полупроводник инжектируются неравновесные носители, которые захватываются на ловушки вблизи электрода, образуя гомозаряд, полярность которого совпадает с полярностью электрода.

При облучении детектора в электрическом поле образуется гетерозаряд, связанный с тем, что неравновесные носители заряда, подойдя к электроду, не могут быть выведены из образца и захватываются на ловушки. При этом знак гетероэаряда противоположен знаку напряжения на электроде. Напряжение гетерозаряда вь) итается из внешнего напряжения и огуслонливает спад скорости регистрации част)1!),. Б реа)11,ном детекторе гомозаряд компенсирует гетерозаряд и устраняет поляриза!Гин).

При испытании детектора по первому варианту фиксируется существование гомозаряда по наличию импульсов той же полярности, что и у обычного сигнала (так как знак гомозаряда совпадает со знаком внешнего напряжения) а по высоте импульсов судят о величине гомозаряда. Таким образом, в данном способе учитывается наличие гомозаряда и его величина

11ри испытании гомозаряда по второму способу фиксируется наличие гомозаряда и проводится сравнение гомозаряда и гетерозаряда. Если в процессе регистрации и разрушения объемного заряда под действием облучения ионизирующим облучением без поля сигнал все время сохраняет одну полярность, совпадающую с полярностью сигнала при обычной регистрации, то можно сделать вывод о том, что гомозаряд превышает гетерозаряд. Эти детекторы признаются годными. Если же в процессе регистрации сигнал изменяет знак на обратный, то в этом случае гетерозаряд превышает гомозаряд, зтот детектор будет поляризоваться.

Эти приборы признают негодными к регистрации частиц и отбраковывают. Таким образом, во втором варианте учитывается наличие гомозаряда и производится его сравнение с гетерозарядом. г

Время выдержки в электрическом поле выбирают из диапазона 5-100 с.

Оно зависит от формирования гомозаряда в первом варианте и от формиро1 вания гетерозаряда во втором варианте. В первом варианте время зависит от напряжения на детекторе и будет определяться параметрами испытуемых детекторов. Если время выдержки меньше 5 с, то гомозаряд не успевает сформироваться. После его формирования дальнейшая выдержка не оказывает существенного влияния на гомозаряд, поэтому увеличение времени сверх 100 с не оказывает влияния на исход проверки. Оптимальным временем выдержки можно считать более узкий диапазон 30-60 с. При этом времени для типичных номинальных напряжений питания детекторов формирование гомоэаряда полностью завершанапряжение питания детектора выклю1О ти счета в течение нескольких десятков минут.

Корректор А. Зимокосов

Заказ 6496/3 Тираж б43

ВНИИИИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подпис ное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 Вб0

«тся. Во втором варианте время формирования гомо Зарядя существенно за— висит от интенсивности источника из— лучения. Для достижения максимально возможного значения гомозяряда необ5 ходимо выдержать заданную дозу облучения. Это время может быть сокряще— но при использовании более мощных источников до времени формирования гомозаряда.

Пример 1. Для регистрации способа используют известные устройства. предусилитель, линейный усилитель, пересчетный прибор или осциллограф, источник питания детектора, источник ионизирующего излучения, например радиоактивный изотоп.

На детектор подают напряжение, например 500 В, выдерживают 30 с, затем напряжение с детектора убирают. 20

После этого детектор облучают ионизирующим излучением, например альфачастицами и наблюдают сигнал с детектора. Если сигнал имеет ту же полярность, что и при обычной регистра- 25 ции, я высота импульса превышает

20Х от высоты импульсов, регистрируемых тем же детектором с приложенным напряжением, то детектор признается годным. Если же импульсы отсутствуют или меньше по амплитуде, чем 20 от высоты импульсов при обычной регистрации, то детектор отбраковывают.

Редактор П,Горькова Техред И.Попович!

9 Ь !! p и м е р 2. !(пользуют тР же. приборы, что и н примере 1. На детектор подают напряжение и облучают его альфа-частицами в течение бО с, Затем источник альфа частиц убирают чают, выжидают, пока затухнут переходные процессы в регистрирующей системе. После этого вновь детектор облучают альфа-частицами и наблюдают, кяк импульсы изменяются во времени.

Если импульсы постепенно убывают по амплитуде, но сохраняют полярность такую же,как при обычной регистрации частиц, в поле, то детектор признают годным. Если же вначале наблюдается импульс положительной полярности, совпадающей с полярностью нормального сигнала, но затем полярность изменяется на противоположную и далее импульсы спадают по высоте, сохраняя обратную полярность, то детектор отбраковывают.

Как показала опытная проверка способов оба варианта позволяют отобрать годные детекторы и отбраковывать не годные. В обоих вариантах затраты времени примерно одинаковы и составляют примерно 1-2 мин. Это значительно меньше, так как при обычной проверке проверяют стабильность скорос