Многоканальный полупроводниковый детектор для регистрации альфа-частиц в нейтронном генераторе со статическим вакуумом и чувствительный элемент для него



Многоканальный полупроводниковый детектор для регистрации альфа-частиц в нейтронном генераторе со статическим вакуумом и чувствительный элемент для него
Многоканальный полупроводниковый детектор для регистрации альфа-частиц в нейтронном генераторе со статическим вакуумом и чувствительный элемент для него

 


Владельцы патента RU 2476907:

Общество с ограниченной ответственностью "Нейтронные технологии" (RU)

Изобретение относится к области измерения излучения физических частиц с помощью полупроводниковых детекторов и может быть использовано при создании многоэлементных детекторов заряженных частиц на основе полупроводниковых кристаллов. Технический результат - повышение надежности детектора и его чувствительности. Сущность изобретения заключается в том, что в многоэлементном полупроводниковом детекторе для регистрации альфа-частиц в нейтронном генераторе со статическим вакуумом, включающем корпус детектора, пластину полупроводникового кристалла, размещенную перпендикулярно потоку альфа-частиц, регистрирующие элементы с электрическими контактами и токоотводами, размещенные на обеих сторонах пластины полупроводникового кристалла, при этом пластина полупроводникового кристалла выполнена с возможностью размещения на обеих ее сторонах всех регистрирующих элементов с электрическими контактами и токоотводами, закреплена по периметру на керамической плате, в центральной части которой выполнено отверстие для попадания альфа-частиц на регистрирующие элементы; керамическая плата закреплена на корпусе, в котором также выполнено отверстие для попадания альфа-частиц на регистрирующие элементы; регистрирующие элементы сделаны в виде полос, выполненных на пластине полупроводникового кристалла методом ионного легирования, а электрические контакты выполнены методом напыления металла на регистрирующие элементы; при этом полосы регистрирующих элементов на одной стороне пластины полупроводникового кристалла параллельны друг другу и перпендикулярны направлению полос регистрирующих элементов на другой стороне пластины полупроводникового кристалла. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области измерения излучения физических частиц с помощью полупроводниковых детекторов и может быть использовано при создании многоэлементных детекторов заряженных частиц на основе полупроводниковых кристаллов, способных работать внутри нейтронного генератора со статическим вакуумом.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению техническим решением, принятым за прототип, является полупроводниковый детектор для регистрации сопутствующих нейтронам заряженных частиц (альфа-частиц) в нейтронном генераторе со статическим вакуумом - патент РФ №2247411, включающий полупроводниковый регистрирующий элемент, размещенный в диэлектрическом корпусе перпендикулярно потоку α-частиц, закрытый как со стороны потока заряженных частиц, так и с противоположной стороны слоями металла, электрически соединенными с токоотводами, при этом токоотвод со стороны потока заряженных частиц выполнен в виде жесткой прижимной металлической пластины с отверстиями напротив чувствительной зоны полупроводникового регистрирующего элемента, прикрепленной к диэлектрическому корпусу, а токоотводы с противоположной стороны выполнены в виде жестких металлических пластин, поджатых пружинными элементами к полупроводниковому регистрирующему элементу, при этом диэлектрический корпус выполнен из керамики. Предложен также конструктивный вариант объединения нескольких полупроводниковых детекторов в один корпус. Соответственно чувствительный элемент данного детектора состоит из отдельных полупроводниковых кристаллов (пластин) с контактами, размещенными с обеих сторон кристалла и поджатыми пружинными элементами для осуществления электрического контакта и снабженными токоотводами.

Общими существенными признаками всего детектора являются следующие: многоэлементный полупроводниковый детектор для регистрации альфа-частиц в нейтронном генераторе со статическим вакуумом, включающий корпус детектора, пластину полупроводникового кристалла, размещенную перпендикулярно потоку сопутствующих нейтронам альфа-частиц, регистрирующие элементы с электрическими контактами и токоотводами, размещенные на обеих сторонах пластины полупроводникового кристалла.

Общими существенными признаками чувствительного элемента детектора являются следующие: чувствительный элемент многоэлементного полупроводникового детектора для регистрации альфа-частиц в нейтронном генераторе со статическим вакуумом включает пластину полупроводникового кристалла, регистрирующие элементы с электрическими контактами и токоотводами, размещенные на обеих сторонах пластины полупроводникового кристалла.

Известно, что механические пружинящие контакты не являются самыми надежными и малошумящими. Кроме того, общий контакт пластины полупроводникового кристалла с металлической частью корпуса создает проблему механических напряжений для полупроводникового кристалла детектора при температурном отжиге нейтронного генератора перед запаиванием до +400° в течение 24 часов. Для данной конструкции детектора из-за ограничения числа выводимых контактов из статического вакуума нейтронного генератора сложно сделать число чувствительных элементов более 10-20. В связи с выполнением окон в прижимной металлической пластине для проникновения альфа-частиц в каждый отдельный чувствительный элемент детектора (прижимная пластина также играет роль фиксатора позиции для каждого чувствительного элемента), между ними остается значительная площадь нечувствительной области. Все это существенно снижает надежность и чувствительность детектора в части регистрации заряженных частиц.

Предлагаемым изобретением решается техническая задача существенного повышения надежности детектора и его чувствительности за счет уменьшения размеров областей облучения объекта контроля потоками меченых нейтронов, сформированными каждым из элементов (пикселей) альфа-детектора, а также устранения мертвых зон между чувствительными элементами детектора. Регистрация гамма-квантов характеристического излучения, возникшего в результате взаимодействия потока меченых нейтронов (образующихся в бинарной dt-реакции, протекающей на тритиевой мишени нейтронного генератора) с ядрами облучаемого образца, в совпадениях с альфа-частицами (сопровождающими вылет нейтрона) позволяет идентифицировать искомое вещество. Уменьшение размеров области облучения объекта за счет уменьшения размеров каждого соответствующего пикселя альфа-детектора позволяет соответственно идентифицировать меньшую массу скрытого вещества в данном объекте.

Для достижения данного технического результата в многоэлементном полупроводниковом детекторе для регистрации альфа-частиц в нейтронном генераторе со статическим вакуумом, включающем корпус детектора, пластину полупроводникового кристалла, размещенную перпендикулярно потоку альфа-частиц, регистрирующие элементы с электрическими контактами и токоотводами, размещенные на обеих сторонах пластины полупроводникового кристалла, в отличие от прототипа, пластина полупроводникового кристалла выполнена с возможностью размещения на обеих ее сторонах всех регистрирующих элементов с электрическими контактами и токоотводами, закреплена по периметру на керамической плате, в центральной части которой выполнено отверстие для попадания альфа-частиц на регистрирующие элементы; керамическая плата закреплена на корпусе, в котором также выполнено отверстие для попадания альфа-частиц на регистрирующие элементы; регистрирующие элементы сделаны в виде полос, выполненных на пластине полупроводникового кристалла методом ионного легирования, а электрические контакты выполнены методом напыления металла на регистрирующие элементы; при этом полосы регистрирующих элементов на одной стороне пластины полупроводникового кристалла параллельны друг другу и перпендикулярны направлению полос регистрирующих элементов на другой стороне пластины полупроводникового кристалла; на керамической плате выполнены металлизированные контактные площадки для закрепления токоотводов от электрических контактов регистрирующих элементов и токоотводов наружу нейтронного генератора; при этом токоотводы закреплены на электрических контактах регистрирующих элементов и металлизированных контактных площадках керамической платы методом ультразвуковой сварки, а токоотводы от керамической платы для вывода наружу нейтронного генератора выполнены в виде полосок из металлической фольги и закреплены на контактных площадках керамической платы с помощью болтов.

Для достижения данного технического результата в чувствительном элементе многоэлементного полупроводникового детектора для регистрации альфа-частиц в нейтронном генераторе со статическим вакуумом, включающем пластину полупроводникового кристалла, регистрирующие элементы с электрическими контактами и токоотводами, размещенные на обеих сторонах пластины полупроводникового кристалла, в отличие от прототипа пластина полупроводникового кристалла выполнена с возможностью размещения на обеих ее сторонах всех регистрирующих элементов с электрическими контактами и токоотводами; регистрирующие элементы сделаны в виде полос, выполненных на пластине полупроводникового кристалла методом ионного легирования, а электрические контакты выполнены методом напыления металла на регистрирующие элементы; при этом полосы регистрирующих элементов на одной стороне пластины полупроводникового кристалла параллельны друг другу и перпендикулярны направлению полос регистрирующих элементов на другой стороне пластины полупроводникового кристалла; при этом токоотводы закреплены на электрических контактах регистрирующих элементов методом ультразвуковой сварки.

Дополнительно, в самом чувствительном элементе и, соответственно, детекторе, для исключения омической связи между полосами регистрирующих элементов, р+-полосы регистрирующих элементов электроизолированы между собой обратно смещенными (р-n)-переходами, образованными между регистрирующими элементами р+типа проводимости и объемом детектора n-типа проводимости, а n+-полосы регистрирующих элементов электроизолированы между собой обратно смещенными (р-n)-переходами, образованными между разделительными полосами р+-типа проводимости и объемом детектора n-типа проводимости.

Отличительными признаками предлагаемого технического решения в части всего детектора от известного (прототипа) являются следующие: пластина полупроводникового кристалла выполнена с возможностью размещения на обеих ее сторонах всех регистрирующих элементов с электрическими контактами и токоотводами, закреплена по периметру на керамической плате, в центральной части которой выполнено отверстие для попадания альфа-частиц на регистрирующие элементы; керамическая плата закреплена на корпусе, в котором также выполнено отверстие для попадания альфа-частиц на регистрирующие элементы; регистрирующие элементы сделаны в виде полос, выполненных на пластине полупроводникового кристалла методом ионного легирования, а электрические контакты выполнены методом напыления металла на регистрирующие элементы; при этом полосы регистрирующих элементов на одной стороне пластины полупроводникового кристалла параллельны друг другу и перпендикулярны направлению полос регистрирующих элементов на другой стороне пластины полупроводникового кристалла; на керамической плате выполнены металлизированные контактные площадки для закрепления токоотводов от электрических контактов регистрирующих элементов и токоотводов наружу нейтронного генератора; при этом токоотводы закреплены на электрических контактах регистрирующих элементов и металлизированных контактных площадках керамической платы методом ультразвуковой сварки, а токоотводы от керамической платы для вывода наружу нейтронного генератора выполнены в виде полосок из металлической фольги и закреплены на контактных площадках керамической платы с помощью болтов.

Отличительными признаками предлагаемого технического решения в части чувствительного элемента от известного (прототипа) являются следующие: пластина полупроводникового кристалла выполнена с возможностью размещения на обеих ее сторонах всех регистрирующих элементов с электрическими контактами и токоотводами; регистрирующие элементы сделаны в виде полос, выполненных на пластине полупроводникового кристалла методом ионного легирования, а электрические контакты выполнены методом напыления металла на регистрирующие элементы; при этом полосы регистрирующих элементов на одной стороне пластины полупроводникового кристалла параллельны друг другу и перпендикулярны направлению полос регистрирующих элементов на другой стороне пластины полупроводникового кристалла; при этом токоотводы закреплены на электрических контактах регистрирующих элементов методом ультразвуковой сварки.

Дополнительно, в самом чувствительном элементе и соответственно детекторе, р+-полосы регистрирующих элементов электроизолированы между собой обратно смещенными (p-n)-переходами, образованными между регистрирующими элементами р+типа проводимости и объемом детектора n-типа проводимости, а n+-полосы регистрирующих элементов электроизолированы между собой обратно смещенными (p-n)-переходами, образованными между разделительными полосами р+-типа проводимости и объемом детектора n-типа проводимости.

Благодаря данным отличительным признакам вместе с известными из прототипа достигается следующий технический результат: повышаются надежность детектора и улучшаются основные параметры детектора (координатная точность, временное разрешение); устройство позволяет регистрировать в нейтронных генераторах со статическим вакуумом координаты альфа-частицы с точностью, определяемой размером одного элемента (пикселя), который представляет собой область перекрытия полос-стрипов - регистрирующих элементов, расположенных на противоположных сторонах пластины полупроводникового кристалла и образующих прямоугольную систему координат (следует заметить, что конструкция детектора, в принципе, позволяет использовать регистрирующие элементы в виде прямоугольников, ромбов, секторов, сегментов и т.д.); считывание быстрых сигналов при регистрации координат альфа-частицы производится одновременно с сигнальных элементов, расположенных на разных сторонах полупроводникового кристалла; данная конструкция позволяет создавать детекторы альфа-частиц для нейтронных генераторов со статическим вакуумом с числом элементов детектора n2 > 256, где n - количество стрипов на одной стороне кристалла, при этом необходимое число каналов электроники регистрации меньше числа элементов детектора и равно 2n; конструкция устройства регистрации позволяет ориентировать полупроводниковый детектор любой стороной относительно тритиевой мишени в нейтронном генераторе; за счет выполнения всех регистрирующих элементов на одной общей пластине полупроводникового кристалла и ультразвуковой сварки контактов существенно повышается надежность устройства регистрации альфа-частиц после сборки и температурного отжига корпуса нейтронного генератора до температуры +400° в течение 24 часов (отсутствуют пружинящие контакты и полупроводниковая пластина не имеет механического и электрического контакта с металлическим корпусом).

Предлагаемое техническое решение может найти применение в различных системах проверки наличия и идентификации скрытых веществ, в том числе малых размеров (размеров пикселя, образованного пересечением полос регистрирующих элементов). Данная конструкция детектора может быть применена для детектирования и других заряженных частиц.

Предлагаемое техническое решение поясняется фиг.1 и 2.

На фиг.1 изображен разрез нейтронного генератора по тритиевой мишени и полупроводниковому детектору α-частиц.

На фиг.2 показана структура чувствительного элемента детектора.

Изображенный на фиг.1 нейтронный генератор (НГ) содержит корпус 1, размещенную в нем тритиевую мишень 2, многоэлементный полупроводниковый детектор для регистрации сопутствующих нейтронам альфа-частиц, включающий корпус детектора 3 (как правило, стальной), на котором с помощью болтов закреплена керамическая плата 4 (имеющая близкий с пластиной полупроводникового кристалла 5 по значению коэффициент температурного расширения), на которой в свою очередь также с помощью болтов закреплена пластина полупроводникового кристалла 5, в которой для этого вне чувствительной зоны выполнены отверстия под болты. Регистрирующие элементы 6 сделаны в виде полос (стрипов), выполненных на пластине полупроводникового кристалла методом ионного легирования (имплантации). Электрические контакты 11 на фиг.2 выполнены методом напыления металла (алюминия) на регистрирующие элементы 6. Полосы регистрирующих элементов 6 на одной стороне пластины полупроводникового кристалла 5 параллельны друг другу и перпендикулярны направлению полос регистрирующих элементов 6 на другой стороне пластины полупроводникового кристалла 5. На керамической плате 4 выполнены металлизированные контактные площадки 7 для закрепления токоотводов 8 от регистрирующих элементов и токоотводов 9 от детектора наружу. Токоотводы 8 закреплены на регистрирующих элементах 6 и металлизированных контактных площадках 7 методом ультразвуковой сварки. Токоотводы 9 от детектора наружу закреплены на металлизированных контактных площадках 7 с помощью болтов и выведены из объема нейтронного генератора через коваровые выводы 10.

Таким образом, регистрирующие элементы 6 на пластине полупроводникового кристалла 5 образуют на одной стороне р+-стрипы (X-координата), а на другой стороне - n+-стрипы (У-координата). Создание р+ и n+-стрипов делается методом ионной имплантации (легирования) соответственно ионов бора и фосфора через окна в маске из окисла (SiO2). Обозначения стрипов р+ и n+-обозначают сильно легированные области (стрипы) на высокоомной кремниевой пластине 5 n-типа проводимости. Для того, чтобы n+-полосы регистрирующих элементов были электроизолированы между собой, создаются р+-разделительные стрипы 12, которые образуют обратно смещенные (р-n)-переходы между разделительными стрипами р+-типа проводимости 12 и объемом детектора n-типа проводимости 5.

При пересечении Х- и У-стрипов в прямоугольной системе координат образуются квадраты, это и есть элементы детектора, которые определяют положение попавшей в детектор альфа-частицы. Количество элементов детектора равно произведению C=k×n, где: n - число р+-стрипов (X), k - число n+-стрипов (Y). Количество контактов детектора (каналов электроники) равно сумме (k+n). Например, для двухстороннего детектора с числом стрипов по 16 (на каждой стороне) количество элементов будет равно 16×16=256, а число выводимых контактов токоотводов 9 из объема НГ будет составлять 32.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Альфа-частицы, образующиеся в результате бинарной ядерной реакции d+t→α (3.5 МэВ)+n (14.1 МэВ) в тритиевой мишени 2 и попадающие в пластину полупроводникового кристалла 5, создают заряд ионизации, пропорционально потерям энергии. В результате дрейфа заряда ионизации в электрическом поле детектора на соответствующих р+ и n+-стрипах регистрирующих элементов 6 будут одновременно индуцироваться сигналы противоположной полярности (на р+-стрипах - положительная полярность, на n+-стрипах - отрицательная полярность). Электрические сигналы от альфа-частицы, образовавшиеся на одном из Х-стрипов и на одном из У-стрипов, выводятся из вакуумного объема нейтронного генератора через коваровые контакты 10. Коваровые контакты 10 соединены со входами предварительных усилителей и после усиления сигналы с Х- и У-стрипов поступают на регистрирующую электронику, где происходит амплитудный и временной анализ сигналов для каждого стрипа, а также организуется логика совпадений для определения координат данной альфа частицы. Совпадение сигнала, пришедшего с одного из Х-стрипов, с сигналом, пришедшим с одного из У-стрипов, однозначно определяют Х- и У-координаты и время альфа-частицы, и соответственно, направление и время вылета меченого нейтрона из нейтронного генератора.

1. Многоэлементный полупроводниковый детектор для регистрации альфа-частиц в нейтронном генераторе со статическим вакуумом, включающий корпус детектора, пластину полупроводникового кристалла, размещенную перпендикулярно потоку альфа-частиц, регистрирующие элементы с электрическими контактами и токоотводами, размещенные на обеих сторонах пластины полупроводникового кристалла, отличающийся тем, что пластина полупроводникового кристалла выполнена с возможностью размещения на обеих ее сторонах всех регистрирующих элементов с электрическими контактами и токоотводами, закреплена по периметру на керамической плате, в центральной части которой выполнено отверстие для попадания альфа-частиц на регистрирующие элементы; керамическая плата закреплена на корпусе, в котором также выполнено отверстие для попадания альфа-частиц на регистрирующие элементы; регистрирующие элементы сделаны в виде полос, выполненных на пластине полупроводникового кристалла методом ионного легирования, а электрические контакты выполнены методом напыления металла на регистрирующие элементы; при этом полосы регистрирующих элементов на одной стороне пластины полупроводникового кристалла параллельны друг другу и перпендикулярны направлению полос регистрирующих элементов на другой стороне пластины полупроводникового кристалла; на керамической плате выполнены металлизированные контактные площадки для закрепления токоотводов от электрических контактов регистрирующих элементов и токоотводов наружу нейтронного генератора; притом токоотводы закреплены на электрических контактах регистрирующих элементов и металлизированных контактных площадках керамической платы методом ультразвуковой сварки, а токоотводы от керамической платы для вывода наружу нейтронного генератора выполнены в виде полосок из металлической фольги и закреплены на контактных площадках керамической платы с помощью болтов.

2. Детектор по п.1, отличающийся тем, что p+ полосы регистрирующих элементов электроизолированы между собой обратно смещенными (p-n)-переходами, образованными между регистрирующими элементами p+ типа проводимости и объемом детектора n-типа проводимости, а n+ полосы регистрирующих элементов электроизолированы между собой обратно смещенными (p-n)-переходами, образованными между разделительными полосами p+ типа проводимости и объемом детектора n-типа проводимости.

3. Чувствительный элемент многоэлементного полупроводникового детектора для регистрации альфа-частиц в нейтронном генераторе со статическим вакуумом, включающий пластину полупроводникового кристалла, регистрирующие элементы с электрическими контактами и токоотводами, размещенные на обеих сторонах пластины полупроводникового кристалла, отличающийся тем, что пластина полупроводникового кристалла выполнена с возможностью размещения на обеих ее сторонах всех регистрирующих элементов с электрическими контактами и токоотводами; регистрирующие элементы сделаны в виде полос, выполненных на пластине полупроводникового кристалла методом ионного легирования, а электрические контакты выполнены методом напыления металла на регистрирующие элементы; при этом полосы регистрирующих элементов на одной стороне пластины полупроводникового кристалла параллельны друг другу и перпендикулярны направлению полос регистрирующих элементов на другой стороне пластины полупроводникового кристалла; притом токоотводы закреплены на электрических контактах регистрирующих элементов методом ультразвуковой сварки.

4. Чувствительный элемент по п.3, отличающийся тем, что p+ полосы регистрирующих элементов электроизолированы между собой обратно смещенными (p-n)-переходами, образованными между регистрирующими элементами p+ типа проводимости и объемом детектора n-типа проводимости, а n+ полосы регистрирующих элементов электроизолированы между собой обратно смещенными (p-n)-переходами, образованными между разделительными полосами p+ типа проводимости и объемом детектора n-типа проводимости.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к детекторным модулям, также относится к детекторным устройствам, кроме того, относится к способам детектирования электромагнитного излучения.

Изобретение относится к медицинским системам визуализации, в частности, находит применение в компьютерной томографии (СТ) и, более конкретно, для реконструкции энергетического спектра.

Изобретение относится к технике регистрации ионизирующего излучения, в частности к детекторам рентгеновского излучения. .

Изобретение относится к полупроводниковым приборам для преобразования воздействий радиационного излучения, преимущественно нейтронного, в электрический сигнал, измерение которого позволяет определить уровень радиации или набранную дозу облучения.

Изобретение относится к устройствам формирования изображения для медицинских диагностических устройств с использованием излучения. .

Изобретение относится к генераторам рентгеновского излучения, используемым для недеструктивной рентгенографии и диагностики. .

Изобретение относится к твердотельным детекторам нейтронов. .

Изобретение относится к твердотельным детекторам ионизирующих излучений. .

Изобретение относится к полупроводниковым координатным детекторам радиационных частиц. МОП диодная ячейка монолитного детектора излучений содержит МОП транзистор, шину высокого положительного (отрицательного) напряжения питания и выходную шину, при этом для повышения качества детектирования, т.е. спектральной чувствительности и линейности усиления детектора, МОП транзистор является обедненным транзистором n(p) типа проводимости (т.е. имеет встроенный канал), при этом его подзатворная область подсоединена к общей шине питания, сток к выходной шине, а затвор соединен с анодом (катодом) диода и с первым выводом резистора, катод (анод) диода подсоединен к шине высокого положительного (отрицательного) напряжения питания, второй вывод резистора подсоединен к шине отрицательного (положительного) напряжения смещения. Также предложена конструкция (функционально интегрированная структура) МОП диодной ячейки монолитного детектора излучений. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 10 ил.

Использование: для регистрации электромагнитного излучения, особенно рентгеновских лучей. Сущность изобретения заключается в том, что детектор рентгеновского излучения и цепь его пикселя позволяют покрывать широкий динамический диапазон с использованием автоматического выбора параметра чувствительности в каждом пикселе, таким образом обеспечивая улучшенное отношение сигнал-шум при всех уровнях воздействия. В настоящем изобретении описано несколько подходов для обеспечения автоматического выбора чувствительности в пикселях. Это обеспечивает накопление слабых сигналов в конденсаторе малой емкости или считывание при высоком значении чувствительности с соответствующим хорошим отношением сигнал-шум, тогда как накопление более сильных сигналов происходит в конденсаторах большей емкости или считывание происходит при более низком значении чувствительности, в результате чего не происходит потеря информации. Технический результат - увеличение гибкости динамического диапазона. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 20 ил.
Изобретение относится к области измерительной техники, к измерению электрических свойств кристаллов алмаза, предназначенных для изготовления детекторов ионизирующих излучений. Способ сортировки алмазов по электрофизическим свойствам включает предварительную поляризацию алмазов, последующее нагревание с постоянной скоростью и регистрацию токов термостимулированной деполяризации, предварительную поляризацию алмаза производят путем облучения рентгеновским излучением при температуре 70-90°С в электрическом поле, после облучения алмаз охлаждают в электрическом поле до комнатной температуры, после чего начинают нагревание и измерение токов термостимулированной деполяризации, годными признают алмазы, у которых величина пиков тока в максимумах при 130-170°С и 190-230°С меньше пороговой величины. Технический результат - повышение выхода годных приборов. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области ядерного приборостроения и может быть использовано при создании измерителей мощности дозы гамма-излучения ядерной энергетической установки, размещаемой на космическом аппарате. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для измерения мощности дозы гамма-излучения ядерной энергетической установки в условиях фоновой помехи от высокоэнергетичных заряженных частиц содержит металлический корпус-коллиматор, внутри которого помещены две параллельные кремниевые пластины, выходы которых подключены к схеме антисовпадений, при этом с целью расширения энергетического диапазона регистрируемых гамма-квантов до 10 МэВ между пластинами кремния установлен фильтр из вольфрамового сплава для поглощения вторичных электронов, возникающих при взаимодействии гамма-квантов с металлическим корпусом-коллиматором. Технический результат - расширение энергетического диапазона регистрируемых гамма-квантов до энергий, характерных для излучения ядерной энергетической установки. 1 ил.

Изобретение относится к области ядерной физики и может быть использовано для регистрации сопутствующих нейтронам заряженных частиц в нейтронном генераторе малого диаметра со статическим (неоткачиваемым) вакуумом. Полупроводниковый детектор для регистрации сопутствующих нейтронам заряженных частиц в нейтронном генераторе со статическим вакуумом содержит полупроводниковый регистрирующий элемент, размещенный в диэлектрическом корпусе, закрытый как со стороны потока заряженных частиц, так и с противоположной стороны слоями металла, электрически соединенными с токоотводами, при этом диэлектрический корпус выполнен из вакуум-плотного материала с газовой десорбционной способностью не более 5·10-8 мбар·см-2·с-1, регистрирующий элемент выполнен в виде гетероструктуры, включающей подложку из карбида кремния типа n+6H-SiC, на которой выращен эпитаксиальный слой карбида кремния типа n-6H-SiC, снабженный с противоположной подложке стороны выпрямляющим слоем в виде барьера Шоттки. Технический результат - повышение радиационной стойкости полупроводникового детектора и эффективности регистрации сопутствующих нейтронам заряженных частиц. 2 ил.

Предлагаемое изобретение «Монолитный быстродействующий координатный детектор ионизирующих частиц» относится к полупроводниковым координатным детекторам ионизирующих частиц. Целью изобретения является повышение быстродействия и технологичности координатного детектора, что особенно важно для создания нового поколения «детекторов меченных нейтронов» для обнаружения взрывчатых веществ, сканеров рентгеновских лучей медицинского, таможенного и иного назначения, отличающихся от известных более высоким качеством изображений объектов. Поставленные цели достигаются за счет использования оригинальной схема - техники детектора, в которой используются только биполярные транзисторы, включенные по схеме с общим коллектором, также за счет функционально-интегрированной монолитной конструкции детектора, где полупроводниковая подложка, в которой генерируются носители заряда, является одновременно общей коллекторной областью биполярных структур транзисторов. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области формирования радиологических изображений, компьютерной томографии (СТ), эмиссионной томографии, радиационных детекторов и их предшествующему уровню техники. Сущность изобретения заключается в том, что узел (20) детектора излучения содержит модуль (40) матрицы детектора, выполненный с возможностью преобразования частиц излучения в электрические импульсы детектирования, и специализированную интегральную схему (ASIC) (42), соединенную при функционировании с матрицей детектора. ASIC содержит схему (60) обработки сигналов, выполненную с возможностью оцифровки электрического импульса детектирования, принятого от матрицы детектора, и тестовую схему (80), выполненную с возможностью введения тестового электрического импульса в схему обработки сигналов. Тестовая схема содержит измеритель (84) тока, выполненный с возможностью измерения электрического импульса, введенного в схему обработки сигналов, и генератор (82) импульсов заряда, выполненный с возможностью генерации тестового электрического импульса, который вводится в схему обработки сигналов. Узел (20) детектора излучения собирают посредством соединения при функционировании ASIC (42) с модулем (40) матрицы детектора и схему (60) обработки сигналов ASIC собранного узла детектора излучения тестируют без использования излучения. Технический результат - повышение качества тестирования устройства детектирования. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области преобразователей энергии оптических и радиационных излучений в электрическую энергию (э.д.с). Согласно изобретению предложен кремниевый монокристаллический многопереходный фотоэлектрический преобразователь оптических и радиационных излучений, содержащий диодные ячейки с расположенными в них перпендикулярно горизонтальной светопринимающей поверхности вертикальными одиночными n+-p--p+(p+-n--n+) переходами и расположенными в диодных ячейках параллельно к светопринимающей поверхности горизонтальными n+-p-(p+-n-) переходами, причем все переходы соединены в единую конструкцию металлическими катодными и анодными электродами, расположенными соответственно на поверхности областей n+(p+) типа вертикальных одиночных n+-p--p+(p+-n--n+) переходов, при этом он содержит в диодных ячейках дополнительные вертикальные n+-p-(p+-n-) переходы, причем их области n+(p+) типа подсоединены соответственно областями n+(p+) типа n+-p-(p+-n-) горизонтальных переходов к областям - n+(p+) типа вертикальных одиночных n+-p--p+(p+-n--n+) переходов, при этом на его нижней и боковых поверхностях расположен слой диэлектрика толщиной менее длины пробега радиационных частиц в диэлектрике, на поверхности которого размещен слой радиоактивного металла толщиной, равной длине пробега электронов в металле, при этом расстояние между электродами диодных ячеек не превышает 2-х длин пробега радиационных частиц. Также предложен способ изготовления описанного выше кремниевого монокристаллического многопереходного фотоэлектрического преобразователя оптических и радиационных излучений. Изобретение обеспечивает повышение КПД преобразователей энергии излучения в электрическую энергию, уменьшение их веса на единицу площади и расширение области их применения. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к детектору излучения и соответствующему способу детектирования излучения. Детектор (100-400) излучения содержит элемент-преобразователь (110) для преобразования падающего излучения (X) в электрические сигналы; периодический или квазипериодический массив анодов (130-430), расположенный на первой стороне элемента-преобразователя (110); по меньшей мере два направляющих электрода (140-440), которые расположены примыкающими к двум различным анодам; блок (150) управления, который подсоединен к упомянутым по меньшей мере двум направляющим электродам (140-440) и приспособлен подавать различные электрические потенциалы на упомянутые по меньшей мере два направляющих электрода (140-440), при этом упомянутые потенциалы являются функцией напряжений холостого хода, которые возникают между направляющим электродом (140-440) и соответствующим анодом, когда между соответствующими анодами (130-430) и катодом (120) подается напряжение. Технический результат - повышение точности детектирования излучения. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к детектору для обнаружения высокоэнергетического излучения. Детектор (100) излучения содержит преобразовательный элемент (102) для преобразования падающего высокоэнергетического излучения (X) в зарядовые сигналы, катод (101) и решетку (104) анодов (103), расположенные на разных сторонах преобразовательного элемента, для генерации электрического поля (Е0, Ed) в преобразовательном элементе (102), при этом преобразовательный элемент (102) имеет пространственную неоднородность, за счет которой напряженность упомянутого электрического поля (Е0, Ed) увеличивается в первой области (Rd) вблизи анодной решетки и/или уменьшается во второй области (R0) на удалении от анодной решетки. Технический результат - повышение точности регистрации падающих высокоэнергетических фотонов. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх