PIN半导体探测器在个人剂量仪中的应用研究

以SDM2000个人剂量仪为例,针对个人剂量仪的特点,对PIN半导体探测器在个人剂量仪中的应用进行了研究,并进行了详尽的性能测试,取得了较好的结果。

小灵敏面积PIN半导体探测器性能改进

本文对原ＰＩＮ半导体探测器信号引出线结构线路进行了分析，为了消除小灵敏面积ＰＩＮ探测器振荡现象，把原信号引出线结构改进成微带结构，并对改进后的探测器时间响应性能和线性电流进行了实验测量。

Si-PIN半导体探测器灵敏区厚度的模拟计算

利用Geant4工具包,采用强迫碰撞方法,模拟氘氚聚变中子与反冲质子法脉冲中子探测系统中的聚乙烯靶作用产生反冲质子的过程,计算了反冲质子在不同厚度Si-PIN半导体探测器灵敏区中的能量沉积谱,并将模拟计算结果与实验结果进行比较,分析给出了探测器灵敏区厚度。结果表明,计算得到的探测器灵敏区厚度与探测器灵敏区真实厚度在3%以内吻合,证明了模拟计算方法的可行性。同时,还计算了不同厚度的铝吸收片条件下,反冲质子在探测器灵敏区内的能量沉积,得到了沉积能量随铝吸收片厚度的变化曲线,可为反冲质子法脉冲中子探测器系统设计提供参考。

Si-PIN探测器灵敏体积最优厚度的MC模拟

Si-PIN探测器灵敏材料厚度影响探测时间、探测结果可靠性及设备价格。从能量响应谱的比对研究证实EGS4模拟适用于Si-PIN探测器能量色散X荧光仪的设计分析。通过不同入射X射线对不同厚度灵敏体积的Si-PIN探测器的能量响应模拟研究发现:探测器灵敏体积最优厚度随待测X射线的能量增加而变厚,厚度与特征峰计数或峰总比的饱和厚度相等。

强流脉冲质子束轰击^(19)F靶产生6—7MeV准单能脉冲γ射线初步实验研究

给出了利用PIN半导体探测器和ST401塑料闪烁体配合光电倍增管测量的强流脉冲质子束轰击含F19核素的靶产生的6—7MeV准单能脉冲γ射线的初步实验结果。理论上计算了质子束轰击C2F4靶产生的准单能脉冲γ射线产额和核反应截面随入射质子能量的变化曲线,提出了采用质子束传输法分离和降低轫致辐射干扰的方法,利用ST401配合光电倍增管和PIN半导体探测器测量了质子传输不同距离后轰击C2F4靶产生的6—7MeV准单能脉冲γ射线谱以及相对于轫致辐射的时间延迟数据,并根据飞行时间确定了束流峰值时刻的质子能量,还通过实验验证了Cu、Cr和不锈钢靶及其中所含的杂质不能产生明显的其它能量的γ射线干扰。

一种基于半导体探测器和NFC的X-γ个人剂量计

介绍了一种采用PIN半导体探测器和近距离无线通信技术(NFC)的X-γ个人剂量计。这两种技术极大地降低了系统功耗,使仪器连续测量时间达到650 h。该仪器采用低功耗单片机MSP430FG4619作为主控单元,具有体积小、灵敏度高、量程宽、线性度好、功耗低、操作便捷等特点,能较好地满足核电站等特殊场合对剂量管理的需求。

强流脉冲离子束核物理参数诊断技术初步研究

在“闪光二号”加速器产生的强流脉冲离子束(IPIB)调试过程中采用复合法进行参数诊断。主要测量质子与 C靶的核反应所产生的放射性核素的活度,从而确定离子数目。采用PIN探测器和闪烁体光电倍增管(光电管)监测瞬发γ射线和轫致辐射 X射线,用热释光探测器(TLD)监测漂移管外部的轫致辐射并确定了相应的屏蔽方法。采用偏压离子收集阵列测量离子束流密度分布,采用固体核径迹探测器 CR-39初步测量离子束流。

二路收发的空间光通信系统

研制了工作于大气中的空间光通信系统 ,系统的发射天线采用了两组互相独立的组合式准直光学系统 ,发射光源采用 980nm的CW激光器 ,调制方式为直接电流调制 ;接收天线为两组折反式望远光学系统 ,以快速响应的PIN光电管为主探测器 ,四象限探测器为两个系统之间对准与否的位置探测器。该系统实现了点对点的 6 2 2Mbit/s通信 ,正常天气情况下可实现通信的距离 10 0m～ 2km。该文在给出了该系统的组成的基础上详细讨论了系统的接收与发射天线。

半导体探测器在诊断X射线剂量测量中的应用

介绍了基于半导体探测器的诊断X射线剂量仪的工作原理。半导体探测器具有体积小、易于集成、灵敏度高、能量分辨率好等特点,根据半导体探测器的特征设计了能谱测量剂量修正功能,解决了半导体探测器能量响应差的问题。将能谱测量后修正过的剂量与未进行剂量修正的测量数据进行了比较,实验数据表明,能谱法修正将基于半导体探测器的剂量仪的能量响应降低至5%内。

16元非晶硅荧光探测器的结构和工艺

研究一种新型的非晶硅ＰＩＮ异质结荧光探测器的结构和制备工艺，详细讨论了探测器单元的结构优化设计和暗电流和灵敏度等特性。实验表明，采用α－ＳｉＣ／α－Ｓｉ异质结构，提高淀积非晶硅基薄膜的本底真空度，优化制备工艺，可制备高信噪比的非晶硅荧光探测器。

半导体光电探测器及进展

半导体光电探测是半导体光电子学的重要部分，半导体光电探测器在光纤通信，红外遥感等领域有广泛的应用。本文介绍了几种最新的半导体光电探测器结构。

诊断X射线剂量检测仪的研制

目的：研制一款用于测量诊断X射线装置辐射输出量、输出量率的剂量检测仪.方法：选用高灵敏PIN结半导体探测器,通过附加一定厚度铝片和喷涂金属粉末的塑料联合补偿材料,改善探测器在诊断X射线能量范围内的能量响应.基于数字单片机技术的设计,以高速C8051F310微控制器内核作为控制系统的前置放大电路及微功耗高速A/D转换电路,以RS232接口进行通讯,上位机软件基于Windows操作系统,使用VC＋＋语言编写.结果：探测器的能量响应好于5％（70 ～ 150 kV）,测量精确度为士0.071％（SD）,稳定度为士0.18％（SD）.结论：该诊断X射线剂量仪体积小,全数字化,灵敏度高,测量范围宽,性能指标达到国家标准要求,可用于诊断X射线装置常规计量测量与质量保证.

组合式Si-PIN 14 MeV中子探测器

提出了一种在多片Si-PIN探测器中间用2mm厚的聚乙烯作为灵敏度增强介质,采用加法电路模式进行信号输出的组合式新型DT聚变中子(14MeV)探测技术原理.这种组合的主要特点有:1)大幅度提高了Si-PIN探测器的中子灵敏度和测量统计性;2)提高了探测器的n/γ分辨本领;3)在实现多个探测器信号相加的同时,组合探测器相对于单片探测器时间响应没有明显改变.从实验及理论上对组合探测器的14MeV中子及1.25MeVγ灵敏度、n/γ分辨,时间特性和测量统计性进行了研究.

用于脉冲γ强度测量的Ф60,1000μmPIN探测器

采用电阻率为10000-20000Ω·cm的高阻单晶硅材料，研制成功灵敏区尺寸为φ60mm，耗尽层厚度-1000μm的大面积厚PIN半导体探测器．设计了该类探测器厚度测量专用的反冲质子测量系统，对探测器的时间响应、γ灵敏度、漏电流、γ／n分辨等物理参数进行了测量和分析，结果表明，这类探测器可满足低强度裂变n/γ混合场中脉冲γ强度测量的需要．

具有统计增强效应的(CF_2)_n-PIN夹层探测阵列

采用灵敏区尺寸为(?)60mm,厚度1000μm的大面积电流型厚PIN半导体探测器+聚四氟乙烯片 +PA101低噪声放大器,构建了灵敏度为10-11C·cm2,具有显著统计增强效应的夹层高灵敏PIN探测阵列．采用Monte-Carlo数值模拟方法,研究了该探测阵列的统计增强效应和对γ射线探测灵敏度．该阵列在极低强度脉冲γ射线探测中具有明显的统计增强效应,且能量响应平坦,单个阵列探测范围可达7个量级,其γ灵敏度比直径为(?)20mm,厚度为250μm的单个PIN探测器高4个量级并可进行直接标定,是低强度裂变n／γ混合场脉冲γ射线波形面积测量较理想的探测器,已在有关科学实验中获得成功应用．

脉冲辐射探测信号模拟光纤传输系统

为实现极端实验环境下脉冲辐射探测信号的远距离传输,采用电光转换和光电转换的方法设计了一套模拟光纤传输系统。该系统基于DFB激光器的强度直接调制特性实现了电光转换;以运算放大器为主体构建了激光器驱动电路;利用专用集成芯片MAX1968实现了激光器半导体PN结的无死区温度控制。为提高系统测试精度,光接收端采用带有暗电流校正的平衡PIN前置放大器将光信号还原为电信号,以提高系统动态范围。最后,实验测试了系统性能指标。结果表明,系统的-3 dB带宽为DC^155 MHz,线性动态范围> 40 dB(100倍),输出噪声峰-峰值<3 mV。该系统适用于对传输带宽、安全性等要求高的科学研究中。