行星际超低噪声三维能量粒子谱仪设计

太阳系能量粒子的起源和加速一直是空间物理学的重要前沿课题之一.在行星际空间中观测到的太阳系能量粒子主要分为两类:一类是持续存在的“太阳风能量粒子”,另一类是间歇性的“太阳能量粒子事件”.受限于以往行星际粒子探测器的灵敏度还不足够高,人类迄今仍未洞悉这些能量粒子起源和加速的物理过程与本质.本文设计了技术指标均为国际领先水平的行星际超低噪声三维能量粒子谱仪,采用双端望远镜结构(一端利用薄膜阻挡质子技术实现高灵敏电子探测,另一端利用磁场偏转电子技术实现高灵敏质子探测),结合多层、多像素半导体探测器阵列和覆盖近4π立体角的大视场设计,实现对行星际空间中20~1000 keV电子和25~12000 keV质子的三维分布进行高时间分辨率、高角度分辨率和高能量分辨率探测,用以揭示太阳系能量粒子起源和加速的机理,满足我国行星际探测和即将开展的深空探测的迫切需求.

碳化硅探测器的时间响应研究

碳化硅探测器是近年来新兴的半导体探测器,具有高电荷收集效率和强抗辐照特性,被广泛用于中子和带电粒子探测。本文针对电流型碳化硅探测器的时间响应特性开展研究,利用W.C.狄钦松模型理论计算和可等效δ脉冲的超快射线束响应实验分别研究了碳化硅探测器的时间特性,理论和实验结果较为一致;研究发现碳化硅探测器的具有超快时间响应特性,上升时间和响应半高宽小于2 ns;研究了碳化硅探测器时间响应的尺寸效应,获得了探测器时间响应下降时间与RC时间参数关系的经验公式。本文研究结果可为碳化硅探测器的设计、脉冲射线探测应用等提供参考。

电流型碳化硅探测器

本文从电流型半导体探测器的起源、传统电流型探测器在应用中的问题出发,论述了国内外在新型半导体探测器研制和电流型半导体探测器的研究现状。对半导体探测器结构和物理特性进行了研究,并重点介绍了电流型碳化硅(SiC)探测器的设计制作、响应性能研究、抗辐照性能研究等内容,为电流型半导体探测器的研究和应用提供参考。

电流型大面积PIN探测器

研制了灵敏区面积为4 0 ,5 0和6 0mm ,耗尽层厚度为 2 0 0— 30 0 μm的电流型大面积薄型PIN半导体探测器 ,并对其物理性能进行了测量 .测试和应用表明 ,这些探测器性能稳定 ,漏电流符合使用要求 .与市场上的大面积PIN半导体探测器相比 ,这些探测器主要在几百伏偏压下工作在电流模式 ,但也可用于计数模式 ,而目前的商用产品仅适用于计数测量 .

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．