Файл: Прикладная спектрометрия с полупроводниковыми детекторами..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 118
Скачиваний: 0
если они имеют энергию свыше 250 кэВ. Например, электрон
сэнергией 5 МэВ приводит к появлению лишь 2—3 дефектов
вППД [53]. Воздействие электронов приводит к относительно монотонному распределению точечных дефектов в материале ППД.
При исследовании повреждения в поверхностно-барьерных
ППД |
потоком |
электронов |
1013 см-2 с энергией 2 МэВ было |
замечено, что |
толщина чувствительной области увеличивается, |
||
а ее |
емкость |
уменьшается. |
Для кремниевых диффузионно |
дрейфовых ППД характерно уменьшение времени жизни носите лей заряда. Процесс смещения атомов кремния в решетке имеет малое сечение, например, для у-квантов с энергией 1 МэВ, пересекающих 1 см кремния, имеется однопроцентная вероятность вызвать такое смещение.
Наблюдались небольшие повреждения поверхностно-барьер ных ППД после облучения у-квантами (доза 10® Р). Типичные допустимые экспозиции, при которых наблюдаются заметные повреждения в ППД, приведены в табл. 1.4 [53].
При исследованиях межпланетного пространства в зависи мости от орбиты спутника высокие уровни потока электронов средней энергии могут резко сократить срок службы ППД, если только не предусмотрено специальное защитное устройство
[54,55].
Влияние электромагнитных полей. Магнитное поле оказывает существенное влияние на эксплуатационные характеристики по лупроводникового детектора [56]. Это объясняется в основном воздействием поля на процесс собирания носителей заряда, в результате которого последние приобретают вращательный мо мент при дрейфе, вдоль магнитного поля.
Движение по спирали приводит к удлинению времени и пути дрейфа, что увеличивает возможность захвата и рекомбинации электронов и дырок. В то же время наличие магнитного поля не вызывает увеличения обратного тока ППД.
Качественное влияние увеличения магнитного поля на ши рину и высоту пика полного поглощения у-излучения с энергией 662 кэВ планарным Ое(1л)-ППД объемом 2 см3 (магнитное поле направлено параллельно оси детектора) показано на рис. 1.19.
Количественная зависимость разрешающей способности от напряженности поля при различных рабочих напряжениях для того же детектора приведена на рис. 1.20. Характерно, что чем выше величина напряженности электрического поля, тем при более высоких магнитных полях ППД сохраняет высокое раз решение.
Относительная эффективность в пике полного поглощения также сильно снижается с увеличением магнитного поля, как это видно на рис. 1.21. В отличие от энергетического разреше
59
ния увеличение рабочего напряжения не приводит к восстанов лению первоначальной эффективности. Если эффективность а пике полного поглощения изменяется очень резко, общая эф фективность регистрации ППД остается примерно постоянной,
уменьшаясь в диапазоне от 0 до 60 кэВ всего на 20%• |
|
|
||||||
На спектрометрические |
параметры поверхностно-барьерных |
|||||||
и диффузионных ППД магнитные поля |
с |
напряженностью не |
||||||
|
|
сколько |
килоэрстед |
не оказывают |
||||
|
|
существенного влияния. Это свойст |
||||||
|
|
во таких ППД обусловило их ши |
||||||
|
|
рокое применение в экспериментах |
||||||
|
|
на ускорителях |
элементарных ча |
|||||
|
|
стиц, в вакуумных камерах кото |
||||||
|
|
рых не могут использоваться сцин- |
||||||
|
|
тилляционные блоки |
детектирова |
|||||
|
|
ния и газонаполненные детекторы. |
||||||
|
|
Влияние газов. В подавляющем |
||||||
|
|
большинстве |
случаев |
ППД |
|
имеют |
||
|
|
открытую |
рабочую |
поверхность, |
||||
|
|
длительное пребывание на воздухе- |
||||||
|
|
приводит к взаимодействию мате |
||||||
|
|
риала детектора с различными га |
||||||
|
|
зами, содержащимися |
в |
воздухе.. |
||||
|
|
В результате увеличивается поверх |
||||||
|
|
ностный ток утечки и, как |
следст |
|||||
|
|
вие этого, ухудшается энергетиче |
||||||
|
|
ское разрешение. Особенно сущест |
||||||
|
|
вен этот эффект при эксплуатации |
||||||
|
|
германиевых |
|
лнтий-дрейфовых |
||||
|
|
ППД, когда нарушение вакуума в |
||||||
|
|
криостатах обычно выводит детек |
||||||
|
номер канат |
тор из строя. Последствия |
ухудше |
|||||
|
|
ния вакуума при работе с |
крем |
|||||
Рис. 1.19. Влияние напряжен |
ниевыми детекторами |
менее суще |
||||||
ственны, |
однако чем более высоким |
|||||||
ности магнитного поля (в ки |
энергетическим |
разрешением |
обла |
|||||
лоэрстедах) |
на форму пика |
|||||||
полного поглощения G e(Li)-де |
дает детектор, тем сильнее |
сказы |
||||||
|
тектора. |
ваются |
последствия |
взаимодейст |
||||
|
|
вия его поверхности с воздушной, |
||||||
|
|
средой. |
|
|
|
|
|
|
Опыт |
эксплуатации ППД показывает, |
что влиянием |
газо |
|||||
вой атмссферы можно пренебречь, если ее давление поддержи вается на уровне не выше 10-5— 10~6 мм рт. ст.
Влияние света. Все детекторы, изготовленные из полупровод никовых материалов, характеризуются в большей или меньшей степени фотопроводимостью. Воздействие света на чувствитель ную поверхность детектора резко увеличивает количество сво бодных носителей, что, в свою очередь, ухудшает спектрометри-
60
ческие качества ППД. По этой причине во время эксплуатации кристалл детектора должен быть надежно защищен от всех возможных источников светового излучения.
Рис. 1.20. Зависимость энергетиче |
Рис. 1.21. Зависимость эффективно |
|||
ского разрешения Ge (Li) -детектора |
сти в |
пике полного |
поглощения |
|
от напряженности магнитного поля, |
детектора от напряженности магнит |
|||
направленного вдоль оси ППД. Чис |
ного поля, направленного вдоль оси |
|||
ла — обратное |
напряжение детекто |
ППД. |
Числа — обратное |
напряже |
ра |
в вольтах. |
|
ние детектора в вольтах. |
|
СП И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы
1.Матвеев В. В., Хазанов Б. И. Приборы для измерения ионизирующих из лучений. Изд. 2-е. М., Атомиздат, 1972.
2. |
Panknin D. е. а.— «Kernenergie», |
1969, |
Jg. |
12, Н. 12, S. 382. |
|
3. Lee W. I.— «J. Korean Phys. Soc.», |
oct. |
1968, v. 1, p. |
81. |
||
4. |
Матвеев В. В. В кн.: Труды Союзного научно-исследовательского инсти |
||||
5. |
тута приборостроения. Вып. 2. М., Атомиздат, 1965, с. 167. |
||||
Хазанов Б. И. Там же, с. 174. |
|
|
|
|
|
6. |
Mayer J. W., Gossick В. R.— «Rev. Sci. |
Inslrum.», |
1956, v. 27, No. 6, |
||
p.407.
7.Акимов Ю. К. и др. Полупроводниковые детекторы ядерных частиц и их применение. М., Атомиздат, 1967.
8. |
Belcarz |
Е. е. а.— «Nucl. Instrum, and |
Meth.», |
1970, v. 77, No. 1, p. 21. |
|||
9. |
Pell E. M. — «J. Appl. Phys.», |
I960, v. 31, p. 291. |
|
||||
10. |
Tavendale A. 1.— «Nucl. Instrum, and Meth.», |
1970, v. 84, No. 2, p. 314. |
|||||
11. |
Kell G.— «Nucl. Instrum, and |
Meth.», |
1968, |
v. |
65, No. 3, p. 277. |
||
12. |
Roubert |
F. e. a.— «Rev. Phys. |
Appl.», |
1969, |
v. |
4 (2 ), p. |
284. |
13. |
Newka |
P. W. e. a.— «IEEE Trans. Nucl. Sci.», |
1970, v. |
NS-17, No. 3, p. 265. |
|||
14. |
Кояма.— «Приборы для |
научных исследовании», 1968, т. 39, |
№ 4 , с. |
171. |
||||||||||
15. |
Huth G. С. е. а.— «IEEE |
Trans. Nucl. Sci.», |
1968, v. NS-15, |
No. 3,' |
p. |
246. |
||||||||
16. |
Armantrout G. |
A .— «IEEE Trans. Nucl. Sci.», |
1970, v. NS-17, |
No. 3, p. 165. |
||||||||||
17. |
Mayer J. W. e. a.— «IEEE Trans. Nucl. Sci.», |
1970, v. NS-17, |
No. 3, |
p. |
221. |
|||||||||
18. |
Строкан |
H. |
Б. |
и др.— «IEEE |
Trans. |
Nucl. |
Sci.», |
1972, |
v. |
NS-19, |
No. 3, |
|||
|
р. 365. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
19. |
Trammel R., Walter F. J.— «Nucl. Instrum, and Meth.», |
1969, |
v. 76, |
p. |
317. |
|||||||||
20. |
Poenaru |
D. |
N. |
e. a. — «IEEE |
Trans. |
Nucl. Sci.», |
1970, |
v. NS-17, |
No. |
3. |
||||
21. |
Eberhardt |
Y. |
E. |
e. a. — «Nucl. |
Instrum, and |
Meth.», 1971, |
v. 94, |
No. |
3. |
|||||
22.Маковский Л. Л. и др.— «Фнзнка и техника полупроводников», 1967, т. 1, вып. 8, с. 1229.
23. |
Маковский Л. |
Л. н |
др.— «Физика и техника полупроводников», |
1968, |
|||||||||
|
т. 2, вып. 7, с. 972. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
24. |
Строкан |
Н. Б., |
Тиснек |
Н. И.— «Фнзнка |
и |
техника полупроводников», |
|||||||
|
1969, т. 3, вып. 5, с. 764. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
25. |
Baertsch |
R. D., |
Hall |
R. |
Н,— «IEEE |
Trans |
Nucl. |
Sci.», |
1970, |
v. |
NS-17, |
||
|
No. 3, p. |
235. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
26. |
Bell |
R. O. e. a.— «IEEE |
Trans. Nucl. Sci.», 1970, v. NS-17, |
No. 3, |
p. 241. |
||||||||
27. |
Fano |
U.— «Phys. Rev.», |
1947. v. 72. p. 26. |
|
|
|
|
|
|
||||
28. |
Zulliger |
H. R., |
Aitken |
D. W.— «IEEE |
Trans. |
Nucl. |
Sci.», |
1970, |
v. |
NS-17, |
|||
|
No. 3, p. |
187. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
29.Armantrout G. A., Okudo D. 17-i'i Симпозиум по ядернон науке. New York, ноябрь 1970.
30. |
Sher A. |
H.— «IEEE |
Trans. Nucl. Sci.», 1971, v. NS-18, No. 1, p. 175. |
|
||||
31. |
Thonley |
W.— «Bell |
Svst. Techn. Instr.», 1951, v. 30, p. 990. |
|
||||
32. |
Meyer O., |
Landman |
H. I. — «Nucl. |
Instrum, and |
Meth.», |
1965, v. 34, |
No. 3. |
|
33. |
Kuchly |
1. |
M. e. a.— «Nucl. Instrum, |
and Meth.», |
1966, v. |
44, No. 2, |
p. 239. |
|
34.Дирнли Дж., Нортроп Д. С. Полупроводниковые счетчики ядерпых излу чении. АЛ., «Мир», 1966.
35. |
Sakai |
Е.— «IEEE |
Trans. Nucl. Sci.», |
1968, v. NS-15, No. 3, p. |
-132. |
|
|
|
36. |
Sakai |
E.— «IEEE |
Trans. Nucl. Sci.», |
1971, v. NS-18, No. 1, p. |
208. |
|
|
|
37. |
Афанасьев В. Ф. и др.— «Приборы |
и техника эксперимента», |
1970, |
№ |
2, |
|||
|
с. 66. |
|
|
|
|
|
|
|
38. |
Афанасьев В. Ф.—«Физика и техника |
полупроводников», 1970, т. 4, вып. 1, |
||||||
39. |
с. 125. |
|
С. М. и др. «Физика и техника полупроводников», |
1970, |
т. |
4, |
||
Р ы бки н |
||||||||
|
вып. 7, |
с. 1303. |
|
|
|
|
|
|
40.Афанасьев Н. П. и др.— «Физика и техника полупроводников», 1968, т. 2, вып. 12, с. 1809.
41. |
Новиков С. Р. и др. — «Физика и техника полупроводников», |
1970, т. 4, |
|||||||||||
|
вып. 6, с. |
1039. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
42. |
Степанов |
Э. К. и др.— «Измерительная техника», 1969, |
№ |
3, с. 106. |
|||||||||
43. |
Takashi |
А.— «Chubu Kogyo Daigaku |
Куо.», |
Dec. |
1969, |
v. |
5, |
p. |
179. |
||||
44. |
Acki T.— «Men. Chufu |
Instr. Technol. |
(Japan)», |
1969, |
v. |
5, No. 12, p. 180. |
|||||||
45. |
Lauber |
A., |
|
Malmsten |
B. — «Nucl. Instrum, and Meth.», |
1970, v. |
81, No. 1, |
||||||
|
p. 77. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
46. |
Keil G., |
Lindner E. — «Nucl. Instrum, |
and Meth.», 1972, v. 101. |
No. 1, p. 43. |
|||||||||
47. |
Днепровский И. С. и др. В кн.: Ядерное приборостроение. Вып. 8. М.. |
||||||||||||
|
Атомиздат, 1970, с. 22. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
48. |
Pehl R. |
Н. |
е. a .— «Nucl. |
Instrum, and Meth.», |
1968, |
v. |
59, No. 1, p. 45. |
||||||
49. |
Martini |
M. |
e. a.— «IEEE |
Trans. Nucl. Sci.», |
1970, v. NS-17, |
No. 3, p. 139. |
|||||||
50. |
Martini |
M., |
McMath T. A. — «Nucl. Instrum, |
and |
Meth.», |
1969, v. 76, No. 1, |
|||||||
p. 1.
51.Жуковский A. H. и др. В кн.: Аппаратура и методы рентгеновского ана лиза. Вып. 4. Л., Изд-во СКВ РА, 1970.
52. |
Лазуткин И .И. и др.— «Атомная |
энергия», 1971, т. 31, № 6, с. |
636. |
||||||
53. |
Mayer А.— «RCA Review», 1970, v. |
31, No. 2, |
р. 414. |
v. NS-19, No. 3. |
|||||
54. |
Liec J. |
M., |
Coleman J. |
A. — «IEEE |
Trans. Nucl. Sci.», 1972, |
||||
55. |
Roosild |
e. |
a.— «IEEE |
Trans. Nucl. Sci.», |
1969, |
v. NS-16, No. |
6, |
p. 33. |
|
56. |
Ganner |
P., |
Rauch H. — «Nucl. Instrum, |
and |
Meth.», 1969, |
v. |
76, No. 2. |
||