紧凑型Si-PIN探测器的低温制冷控制电路设计

针对便携式X荧光光谱仪,设计了紧凑型Si-PIN探头低温控制电路。低温制冷器采用微型半导体电制冷片,其恒流控制电路利用低噪声的线性稳压器来避免引入电子学噪声,并利用闭环控制保证温度的稳定性。前级供电采用高效率的DC-DC电路稳压,以降低探测器的整体热耗散。Si-PIN探测器安装在制冷片的陶瓷电路板上,并真空封装在TO-8管座内来维持低温制冷效果。实验测试结果表明,探测器可稳定保持在-35℃的低温工作环境,对59.5 keV能量获得的能量分辨率从常温下的2.70%提高到1.47%。

Si-PIN探测器便携式X荧光分析仪在海洋多金属结核结壳分析中的应用

采用自行研制的Si-PIN探测器便携式X射线荧光分析仪对海洋多金属结核、富钴锰结壳样品进行了应用实验 ,测定了Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Sr、Y、Zr、Mo和Pb等多种元素 ,并考察了仪器在进行现场分析的可行性。实验证明Si-PIN便携式X射线荧光分析仪能够满足大洋多金属结核和结壳现场分析的基本要求。

偏置电压对Si-PIN探测器的性能影响

偏置电压对Si-PIN型半导体探测器将产生两方面的影响。偏置电压越高,结电容越小;另一方面,偏置电压越大,探测器的漏电流就越大。而探测器的结电容,漏电流是影响谱仪系统能量分辨率的最重要的因素。结合一些实验结果,从两个方面来讨论偏置电压对于由Si-PIN探测器构成的X射线谱仪能量分辨率的影响,以及探测器偏置电压的合理选取原则。

平面工艺Si-PIN低能X射线探测器研制

叙述了用平面工艺技术制备Si-PIN低能X射线探测器的工艺方法。为了减小探测器的漏电流,采用了表面钝化和保护环技术。文章给出了厚度500μm,灵敏面积分别为5 mm2、10mm2的不同探测器在室温下漏电流测量结果以及5mm2的探测器在室温及温差电致冷条件下对55Fe5.9keV X射线的能谱响应测量结果。

薄膜a-Si PIN/OLED图像传感显示器的设计与模拟

设计了一种将薄膜 a- Si PIN光敏传感单元与 OL ED有机发光显示单元合二为一的新型图像传感显示器件 ;通过对每个单元的分别建模以及叠层器件的串联结构特点 ,对器件单元像素的电流电压特性进行了模拟 .结果表明 :器件驱动电压的降低主要通过增大 OL ED的幂指数因子实现 ;薄膜 a- Si PIN的灵敏度对器件灵敏度有决定性的影响 ;降低 a- Si PIN隙态密度能有效地展宽器件的线性响应区域 ;器件应用领域的不同 ,对 a- Si PIN的并联等效电阻的大小有不同的要求 .

用于高分辨率Si-PIN探测器的低噪声电荷灵敏前置放大器的设计

介绍了一种用于高分辨率Si-PIN探测器的低噪声晶体管反馈电荷灵敏前置放大器的设计。在场效应管制冷到-20℃,成形时间为6μs条件下,前放的零电容电子学噪声(对Si探测器)为150 eV。与平面工艺技术制备的厚度500μm,灵敏面积5 mm2的Si-PIN探测器配用,采用小型温差电制器制冷至-20℃,对5.9 keV X射线的能量分辨率(FWHM)最好可以达到195 eV。

Si-PIN硅条带探测器的电子学测试

采用电子学等效方法对所研制的Si-PIN条带探测器的基本性能进行测试。Si-PIN条带探测器是在一个硅基片上刻蚀多个条带探测器,常用于空间探测中的粒子方向测量。介绍了对Si-PIN条带探测器电子学等效测试方法和结果,重点探讨了条带之间的串扰问题。

用于电致冷Si-PIN探测器的掌上型电源系统的研制

介绍一套用于电致冷S i-P IN半导体探测器的掌上型电源系统的设计。系统采用集成电路方案与表面贴装元件(SM D)制作,具有体积小、重量轻、效率高、稳定性高、纹波噪声小和成本低等特点。内置可充电电池能维持一台XR-100CR型探测器工作7h以上,适合在各种基于S i-P IN探测器的现场X荧光分析系统中推广应用。提出了一种温控致冷电源的理论设计与实现方法,并对无变压器式、高稳定度、低纹波高压偏置电源的制作技术进行了讨论。

基于Si-PIN探测器的电流型计数式α粒子测量

为解决基于Si-PIN探测器的传统计数型粒子测量系统在测量低强度脉冲辐射场时存在的计数率低和不能直接测量粒子时间信息的问题,提出了电流型计数测量方法。其原理是对电流型Si-PIN探测器在粒子入射时输出的脉冲信号进行线性放大和高速数字化,并使用数字信号处理算法进行数据分析以获得粒子测量信息。利用电流型Si-PIN探测器、电流型前置放大器和高带宽数字示波器组建了电流型计数测量系统,并在241 Am-244 Cm和239 Pu源上开展了α粒子测量实验。实现了脉冲幅度谱和粒子入射时间的联合测量,同时利用FIR及IIR型数字滤波器改善了能谱测量的能量分辨率。系统的最大计数率达2×106 s-1,适用于低强度脉冲辐射场测量。

a-SiTFT/PIN图像传感器件

在模拟计算以 a- Si TFT为有源开关 ,以 a- Si PIN为光敏源的有源成像器件工作特性与各单元元件关系的基础上 ,详细讨论了单元器件的材料、物理参数对 a- Si TFT/PIN耦合对特性的影响 ,并给出一定试验结果 .用 L ED光源照射 a- Si PIN的光电转换率可达 18.1n A/lx,a- Si

层叠式Si-PIN伽玛探测器

利用Monte-Carlo方法对新研制的层叠式Si-PIN伽玛探测器的伽玛灵敏度进行了理论计算。结果表明,层叠式Si-PIN伽玛探测器相对于单个的Si-PIN探测器具有更高的灵敏度,而且伽玛灵敏度与每层间的聚四氟乙烯片的厚度有关。实验测量的层叠式探测器和普通单个探测器对1.25MeV的伽玛灵敏度与理论计算值相当。

近红外Si_(0.8)Ge_(0.2)/Si横向pin探测器的模拟与测试

设计了一种新型叉指状近红外 Si0 .8Ge0 .2 / Si pin横向光电探测器。采用半导体器件模拟软件 Atlas分别对该器件平衡条件下物理特性及反向偏压下电场分布、光电特性进行了模拟 ;对实际制作的光电探测器进行了测试 ,结果表明 :其波长响应范围为 0 .4～ 1 .3μm,峰值响应波长在 0 .93μm,响应度达 0 .3 8A/ W,寄生电容小于 2 .0 p F。实验结果和模拟结果符合得很好。其良好的光电性能为应用于近红外光的高速。

基于ASIC的Si-PIN探测器读出系统

为了实现大面积多通道Si-Pin探测器前端电子学的高度集成,设计了一种基于ASIC技术的电子学读出系统。文章主要介绍了该ASIC芯片的特点以及读出电子学的系统结构和工作原理。我们对电子学系统进行了一些测试,给出了连接Si-Pin探测器得到的Am-241源的能谱图。

基于Si-PIN的手部定向剂量当量率实时测量技术研究

研发了一款佩戴在手指上用于实时测量人员手部剂量率和总剂量的皮肤定向剂量当量率仪,实现了对能量范围8~250 keV、剂量率范围1μSv/h~1 mSv/h的X/γ射线的实时测量,同时还具有超剂量阈值报警功能。剂量率仪包括探头、中继器和主机部分,探头包括Si-PIN探测器和电荷灵敏前置放大专用集成电路,主机包括控制电路、显示屏和报警器。通过实验和理论计算研究了基于Monte Carlo模拟的补偿片设计,实现了尺寸为2 cm×1 cm×0.5 cm的微型探头,能直接佩戴在手指上实现实时测量。在国防科技工业电离辐射一级计量站核工业放射性计量测试中心开展了校准和检验,实验结果表明能量响应、剂量率线性范围满足相关规程的要求。

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。

新型大面积Si-PIN探测器的研制

采用平面工艺制备了大面积Si-PIN探测器,探测器厚度300μm,直径分别Φ50mm、Φ60mm。在室温环境下测量了探测器的漏电流及226 Ra-α粒子能谱响应。结果表明大面积Si-PIN探测器具有耐压能力强、漏电流小、能量分辨率高等优点,能够满足核辐射探测领域的相关应用。

测量放射性气体氙同位素的Si-PIN β探测器研制

大气中的放射性氙是全面禁止核试验条约组织重点关注的监测对象,提高放射性氙同位素的探测灵敏度和测量准确度是目前全面禁止核试验条约监测领域研究的前沿课题。本文研制了一种采用Si-PIN半导体制作的测量放射性气体氙同位素的β探测器,其对^(131)Xe^m的129 keV内转换电子的能量分辨率达11.2%,远优于塑料闪烁体的能量分辨率;氙记忆效应非常小,仅为0.08%。Si-PINβ探测器的优异性能将提高氙样品测量分析的核素识别能力和测量准确度。

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。

Si-PIN探测器特征参数的MCNP模拟

实验运用蒙特卡罗方法模拟X射线在Si-PIN探测器中的能量沉积。针对所选择的每个能量,改变Si-PIN探测器灵敏区厚度、半径,模拟出X射线计数率,从中选择出灵敏区最佳结构组合。并与DeBoer算法和Mcmaster算法的理论计算结果进行对比,结果表明MCNP5程序能准确地模拟X射线在Si-PIN探测器中的物理过程,且选取的灵敏区最佳组合具有较高的可靠性。

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。