PIN硅光电二极管用于γ射线探测的试验研究

在X、γ射线的剂量或剂量率测量场合,常用到PIN硅光电二极管。比起传统的电离室等,它有体积小、灵敏度高、成本低、不需要高压等优点;与计数管、闪烁探测器相比,其电流输出的特性可以避免脉冲场下的死时间问题。但大剂量照射造成的辐射损伤是影响其性能的最大因素。以XRB100s-CB380为例,通过试验研究了PIN硅光电二极管的特性,包括灵敏度、偏压影响、温度补偿、辐射损伤及退火等,并简单介绍了实际应用中对输出电流信号的处理方法。

飞秒激光诱发硅PIN光电二极管饱和特性的实验研究(英文)

实验研究了不同脉冲能量的飞秒激光诱发硅PIN光电二极管瞬态响应信号的特性。发现探测器响应瞬态响应信号相继出现了三个明显的相位,深入讨论了飞秒激光诱发的高注入载流子在瞬态响应信号演化过程中所起的作用。结果表明,高注入载流子产生的空间电荷屏蔽效应是导致瞬态响应信号呈现三个相位的主要因素,它导致瞬态响应信号的持续时间主要取决于载流子双极扩散的速度。增加飞秒激光的脉冲能量会进一步延长探测器瞬态响应信号的持续时间。因此,飞秒激光会削弱探测器的工作性能,尤其是在高速信号探测中的工作性能。

基于PIN型硅光电二极管的激光偏振态探头

综合考虑了PIN型硅光电二极管的高灵敏性、高稳定性、高响应速度、小体积及低成本的优点,主要研究了基于PIN型硅光电二极管的光强探测电路在激光偏振态测量系统中的应用。采用Stockes参量测量的LCVR调制法,将光强探测电路和光学检偏系统封装在一起构成激光偏振态测量探头,探头以STM32F103为控制器通过USB协议实现数据在上位机与控制器之间的传输。利用该探头完成808nm激光的偏振态测量,实验结果显示该偏振态测量探头具有较高的测量精度,且该偏振态测量探头具有结构简单、测量精度高、体积小、人机交互便捷、操作简单的特点。

基于PERL技术的硅基PIN光电二极管的设计与仿真

缺乏高质量的硅光电接受器件一直制约着全硅光电子回路的发展。分析讨论了PERL太阳能电池的高效光电特性技术,并将其应用于硅光电二极管,设计了一种高响应度,高截止频率的硅基PIN光电二极管的器件结构,说明了该结构的技术特点与制备工艺。使用SUPREM-IV仿真器对该器件进行了模拟仿真,讨论了I层的长度与厚度对器件性能的影响。

一款低成本硅PIN光电二极管偏置电路的设计及应用

硅PIN光电二极管在微弱光信号检测领域的应用越来越广泛,但其效果会受到偏置电压等因素的影响,稳定性高、纹波系数小的偏置电压对准确获得被测信号来说是必不可少的。设计一款基于TPS61040电压转换芯片的硅PIN光电二极管偏置电路,并将其用于NaI(Tl)晶体的微弱光信号检测,取得了良好的效果。

并联PiN二极管的温度频率特性建模与分析

针对风电变流器等应用场景,随着功率等级的不断提升,硅PiN二极管的并联使用问题日益突出。然而,并联硅PiN二极管器件的静态参数具有分散性,并联器件间的线路布局存在不均衡性,这些因素都导致并联器件间的电流分布不均,进而引起器件间的损耗和发热不一致,使并联PiN二极管工作于不同的结温。相应地,结温差异会对二极管的反向恢复过程产生影响,并进一步影响并联器件间的电流和结温分布,甚至危害器件和变流器的安全稳定。该文以硅PiN二极管分立器件为研究对象,计及温度影响,建立正向导通损耗和反向恢复损耗的数学模型,以阐释温度对并联PiN二极管电–热平衡的调节机制。然后,针对大注入电流的运行工况,基于导通损耗与反向恢复损耗对温度所呈现出的相反趋势,结合二极管开关频率和工作结温之间的内在制约机制,提出决定并联二极管结温差异发展趋势的“零温度–频率特性”概念。最后,利用实验展示不同温度、不同电流等级下的温度–频率特性,验证该特性的正确性。通过构建并联二极管开关频率与热稳定极限的关系,可为硅PiN二极管的并联设计和使用提供参考,并为模块封装中的结温在线监测提供方法。

一款基于硅光电二极管的数字γ辐射仪设计

CsI(Tl)闪烁晶体的发光光谱能与光电二极管的吸收光谱较好的匹配。采用CsI(Tl)晶体+光电二极管探测器的数字辐射仪,与传统辐射仪相比,在体积、功耗和稳定性方面都有一定优势。通过数字电位器的使用实现了甄别阈值调节的数字化,使得仪器甄别阈调节更加精确。

乳腺摄影自动曝光系统的探测器性能研究

目的:PIN型硅光敏二极管探测器的结构特点,为我们利用其辐射输出特性来测量软X线提供了可能。本文的目的是,在已有的商用PIN型硅光敏二极管探测器中,研究选取一种适用于乳腺摄影自动曝光控制系统的探测器,并对其各种输出特性进行试验研究,从而可降低乳腺摄影自动曝光控制系统的生产成本。方法:首先,对7种不同类型的PIN型硅光敏二极管探测器进行编号,然后依次分别进行以下三方面的实验研究:输出线性,能量响应和数据稳定性;并进行相关统计学分析;然后,在这7种不同类型的PIN型硅光敏二极管探测器中,选取一种各种特性都相对理想的探测器,在FLATSE乳腺高频钼靶X光机上进行验证,并观察其是否满足乳腺摄影自动曝光控制系统的要求。结果:探测器输出对X射线强度(10mR～2R)完全线性(线性相关系数r>0.99);探测器输出对X射线能量响应变化小于±3%(光子能量40keV～150keV);探测器输出电流大于10-9A(40kV,50mA);在不同时间及湿度下所测得的各项数据均无统计学差异。结论:PIN硅光敏二极管探测器(沪5号)具有灵敏度高、探测效率高、能量分辨率好、可以在室温下使用,以及对湿度不敏感和体积小等优点,能满足乳腺摄影自动曝光控制系统的要求。所以,我们最后选择沪5号作为乳腺摄影自动曝光控制系统的探测器。

基于STM8的激光功率计的设计

设计了一种基于STM8的激光功率计的硬件结构和固件程序,并对系统的误差进行了分析。该功率计采用STM8S208MBT作为微控制器,通过PIN硅光电二极管实现光信号到电信号的转换,并利用运算放大器对信号进行转换、放大和滤波;同时,采用16位模数转换芯片AD7606-4,以保证系统的测量精度。通过LCD显示屏,用户可实时获得测量结果。实际测试结果表明:该功率计成本低,测量精度高,满足工程中对激光测量的要求。

移动终端微型核辐射探测仪研制

介绍了一种基于Android或IOS移动终端的微型核辐射探测仪。该仪器以硅PIN光电二极管作为光电转换传感器,核辐射信号被传感器转换为电信号后,经内部电路放大和电压比较整形后,通过3.5 mm耳机接口或TYPE-C接口传输至移动终端进行数据处理。探测仪主要功能为测量待测物体或环境中是否存在高于天然本底的X或γ射线辐射,并发出警报。相比传统辐射探测仪,本探测仪具有响应快、抗干扰强、体积小、灵敏度高、无需高压偏置等优点。

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.