一种监测低能X射线的Si探测器

低能(50keV以下)光子探测器广泛应用于外大气层核爆监测,天体物理现象研究。采用半导体探测单元试制了低能X射线探测器模块。说明了配置多探测器系统的方法,并介绍了探测单元模块的设计、主要试验和技术指标。室温下噪声等效输入光子能量为2.1keV。

光导型GaN/Si探测器的研制

采用MOCVD技术在Si(111)衬底上生长GaN薄膜，以此材料制备成光导型Si基GaN紫外探测器。探测器的光谱响应表明，在紫外波段250－360nm有近于平坦的光电流响应，363nm附近有陡峭的截止边，357nm波长处5V偏压下的响应度高达6.9A/W。响应度与偏压的变化关系表明，4V以前为线性增加，5V后达到饱和。

Si(Li)探测器低能区的效率刻度

通过测量19 keV电子束轰击厚碳靶产生的韧致辐射能谱,在低能区(>1 keV)对Si(Li)探测器进行了探测效率刻度。厚碳靶的理论韧致辐射能谱由Monte-Carlo程序PENELOPE计算,并用241Am标准放射源确定出效率刻度曲线的绝对值。采用本工作的刻度方法确定的效率刻度曲线误差主要来源于用标准放射源绝对化的误差,约为5%。将所得初步实验结果与理论计算值进行了比较,并采用最小二乘法对探测器各厚度参数进行了拟合,除Au接触层厚度外,拟合的各厚度值与探测器生产商提供的数据较为吻合。

大面积平面工艺Si带电粒子探测器研制

叙述了用平面工艺技术制备大面积Si带电粒子探测器的工艺方法。为了减小探测器的漏电流,采用了表面钝化技术。文章分别给出了厚度300μm、灵敏区直径20mm以及厚度500μm、灵敏区直径40mm探测器在室温下漏电流测量结果,以及探测器在室温条件下对241Am 5.486MeVα粒子的能谱响应测量结果。

多通道Si-PIN探测器漏电流测量系统的设计和实现

中能望远镜是硬X射线望远镜卫星三大载荷之一,其探测器采用的是大面积Si-PIN探测器阵列。探测器的漏电流是影响X射线谱仪能量分辨率的一个关键因素。中能望远镜项目组在研发Si-PIN探测器的常温筛选环节中,将探测器漏电流作为一项重要考核指标。为了对探测器漏电流实现高精度、快速的测量,研制了多通道Si-PIN探测器漏电流测量系统。测量结果表明,使用该系统得到的漏电流结果精度较高,可直接应用到项目研制中去。

在刻度Si(Au)面垒半导体探测器中发现的一个问题及其解决方法

在刻度Si(Au)面垒半导体探测器过程中观察到241Am标准放射源的的峰道址随入射窗的位置及大小的移动现象。猜测原因可能是Au层镀的不均匀导致电子-空穴对的复合几率增加,但具体原因仍需要进一步分析。由于这对重离子-原子碰撞实验中测量背散射谱极为不利,我们给出解决该问题的方法是固定入射窗的位置及大小,并刻度两套背散射谱仪,其对称放置在靶室内同时测量背散射离子,通过比较便可得到可信的实验结果。

硅探测器在激光引信中的应用分析

研究了空空导弹激光引信的关键器件——硅探测器的光谱和响应特性以及其选择和使用原则,提出利用附加的窄带滤光片的光谱特性实现抗阳光干扰方法;讨论了其应用电路、负载输出特性和匹配放大器原理等,并简要分析了将其放大器集成于管壳内的优势,即可抗电路串扰的有效性。

Si基PIN光电探测器电场隔离结构对暗电流的影响

对Si基PIN光电探测器的电场隔离结构进行了研究,讨论了电场隔离结构的作用以及其与暗电流的关系,并进行了仿真模拟与测试分析。电场隔离结构主要将有源区和边缘隔离从而降低暗电流,结合仿真模拟结果和实验测试结果,分析得到电场隔离结构主要降低与周长有关的暗电流,对于小尺寸器件作用更明显。

新型电致冷半导体探测器的应用

用于探测X射线的锂漂移型硅探测器需在液氮条件下低温保存和使用,因此限制了其应用范围。介绍了一种采用电致冷方式的新型半导体探测器,并通过把液氮致冷的S i(L i)探测器与电致冷的S i-PIN探测器进行比较,论证了电致冷方法的可行性。

用于X荧光分析的半导体探测器

随着X荧光检测方法的广泛应用,作为核心的探测器性能显得尤其重要。国内研制的Si(Li)X射线探测器,部分性能指标达到并超过了国外水平,为我国X荧光仪整体性能的提升,打下了良好基础。另外,碲锌镉(CZT)晶体作为一种新型半导体材料,由于原子序数高、禁带宽、密度大,制成低能γ射线和X射线探测器不需液氮冷却就能得到相当好的能量分辨率,且有相当高的探测效率。因此近年来发展迅速。我们实验室已制成Φ8×1.7mm3灵敏体积的CZT探测器,室温22℃下对241Am放射源、59.54keV能量的γ射线能量分辨率可以达到/2.06keV(FWHM)(未使用准直器),连续测量没有极化效应,并且具有很好的长期稳定性。

新型望远镜带电粒子探测系统结构设计与理论模拟

为了在兰州重离子加速器国家实验室(HIRFL)的放射性束流线(RIBLL1)上开展基于完全运动学测量的远离β稳定线奇异核反应机制的研究,需研制一套由多个独立的望远镜系统(探测模块)组成的带电粒子探测阵列。每个探测模块包含1块16×16的厚65μm的双面硅条探测器、1块4×4的厚1 000μm的像素硅探测器和由雪崩光二极管(APD)读出的4×4CsI(Tl)阵列探测器。该探测阵列可实现大的能量测量范围、高能量分辨率和位置分辨,同时具备大立体角覆盖和粒子关联测量的能力。通过Geant4探测器模拟软件对单个探测模块进行模拟,结合对探测模块各部分的实验测试,给出了探测模块的设计方案和整体性能指标。

带有Bragg反射镜的谐振腔增强型Si光电探测器

采用电子束蒸发和键合技术,制作了具有高反射率的、表面为薄层单晶Si的分布Bragg反射器。用标准光刻工艺在单晶Si薄层上制作出窄带谐振腔增强型(RCE)金属-半导体-金属(MSM)光电探测器,响应峰值波长分别在836、900、965和1 030 nm处,其中在900 nm处峰值半高宽为18 nm。该器件具有波长选择特性,可有效抑制相邻频道间的串扰,而且容易制成集成面阵。

SOI近红外Si_(0.8)Ge_(0.2)/Si横向pin探测器的研制

给出了SOI近红外Si0.8Ge0.2/Si横向pin光电探测器的设计和制作过程。对制得的样管进行了典型光电参数的测试。测试结果表明,探测器的响应波长范围为0.4～1.3μm,峰值响应波长在0.93～0.97μm,峰值波长下响应度达0.38μA/μW,与Si光电探测器相比,出现明显的响应波长范围和响应峰值波长红移,光电性能达到了预先的设计目标。

阵列式低功耗Si-PIN个人剂量仪设计

采用瑞士TEVISO的阵列式Si-PIN探测器探测X、γ射线;以低功耗PIC单片机为核心,设计了低功耗电源转换电路、一键开关机电路、按键与LCD显示、蜂鸣器等,并采用多种单片机软件设计方法降低功耗。该个人剂量仪具有脉冲计数、剂量当量率实时显示及存储,可查看测量时间与历史数据,报警阈值设置与报警等功能。

基于LabVIEW的X射线探测系统及其在激光康普顿散射实验中的应用

主要介绍一套基于LabVIEW的X射线探测系统,用于上海应用物理研究所嘉定园区100MeV直线加速器上的激光康普顿散射实验测量。它主要由自行研制的Si(Li)探测器,读出电子学和基于LabVIEW的数据获取(DAQ)三部分组成,具有信号谱显示,获取控制和简单的在线数据分析等功能。性能测试显示、系统的能量分辨率为184 eV@5.9 keV、时间分辨率好于1%,以及在较长时间内(测试时间为1周)系统不稳定度大约为0.3‰。该系统具有低成本和高性能的特点,并满足激光康普顿散射实验测量的要求。

Design and Manufacture of GeSi/Si Superlattice Nanocrystalline Photodetector

According to Maxwell’s theory, the optical transmission characteristics in GeSi/Si superlattice nanocrystalline layer have been analyzed and calculated. The calculated result shows that when the total thickness L is 340nm, the single mode lightwave can be transmitted only at periodic number M≥15.5. In addition, at the direction of transmission, when the transmission distance is larger than 500μm, the lightwave intensity is decreased greatly. Based on the above parameters, the design and manufacture of GeSi/Si superlattice nanocrystalline photodetector are carried out.

高性能硅光电探测器设计及温度特性研究

采用适当的器件工艺和特制2mm厚无附加镀层光学玻璃滤光片,使所研制的绿光Si光电探测器的最大量子效率η达到91%,光响应信噪比(SNR)大于1×104。对该Si光电探测器在零偏下的光电流温度特性进行了测量,并对结果做了较深入的理论分析。

用于脉冲γ剂量测量装置数据采集系统的设计与研制

设计研制了用于在线脉冲γ剂量测量装置的数据采集系统,并对其性能进行了测试,结果显示在稳态和脉冲输入时,输出电荷和输入辐射能量都具有良好线性。系统在西北核技术研究所的"晨光号"加速器进行了实验,并和热释光剂量计的结果进行了比较,相对偏差为±5%。数据采集系统的研制为在线测量单次脉冲γ剂量提供了一种新的技术途径。

便携式能量色散X荧光分析仪的研制

研制了一种可对待测样品中多种目标元素进行定量分析的能量色散X荧光分析仪。该仪器采用小功率X光机，Si—PIN电制冷半导体探测器，具有数据采集、实时显示、数据处理、数据通信等功能。