Мозаичный преобразователь жесткого ионизирующего излучения

(71) Научно-исследовательский инсти 1 тут электронной интроскопии при Томском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте,им. С.М.Кирова(54)(57)1 МОЗАИЧНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЖЕСТКОГО ИОНИЗИРУКЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащий п строк МДПДМ-структур по (и элементов в каждой строке, выполненный в виде моноблока из тяжелого проводящего материала с.общим электродом и сотами на.передней и задней стороне,подключенного к одному полюсу высокочастотного генератора, другой полюс которого подключен через сопротивления нагрузок к сигнальным электродам, о т л и ч а ющ н й с я тем, что, с целью увеличения чувствительности преобразователя, каждая строка преобразователя выполнена в виде цельного монокристалла полупроводника, с одной стороны которого нанесен слой диэлектрика и набор из щ сигнальных электродов, а с другой - слой диэлектрика и общий электрод, причем сигнальные электроды изолированы от моноблока, а общий электрод соединен с моноблоком, строки помещены в соты на задней стороне моноблока, число которых равно числу строк П , а на передней стороне моноблока число сот равно числу элементов и х а.2. Преобразователь по п. 1, о т- Е л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения разрешающей способности по строке, ширина сигнальных электродов н расстояние между соседними сигнальными электродами равны толщине монокристаллов межпу общим ,и сигнальным электродами.10 ях, когда необходима высокая разреша 15 Известны также мозаичные преобразователи проникающего излучения, содержащие набор фоточувстнительных элементов, выполненных в виде трубки, заполненной фотопроводящим материалом и ориентированной параллельно потоку излучения.Однако ввиду недостаточной эффективности регистрации, а также вследствие значительного разброса параметров фоточувствительных элементов чувствительность таких преобразователей не позволяет использовать их в диапазоне гамма-излучения с энергией 10-30 МэВ.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является мозаичный преобразователь жесткого ионизирующего излучения, содержащий П строк 1%ПАД-структур по щэлементон н каждой строке, выполненный н виде моно О блока из тяжелого проводящего материала с общим электродом и соосными сотами на передней и задней стороне, подключенного к одному полюсу высокочастотного генератора, другой полюс которого подключен через сопротивления нагрузок к сигнальным электродам. Каждый отдельно взятый фоточувстви" тельный элемент данного преобразователя обладает за счет усиливающего действия передних и боковых усиливающих экранов достаточной пороговой чувствителЪностью к гамма-излучению с энергией 10-30 МэВ.Однако изготовление такого преобразователя связано с необходимостью иметь большое количество идентичных по своим параметрам МДПДМ-структур. Обычно они изготавливаются из одного или нескольких монокристаллов кремния путем механической резки, что приводит к значительным потерям чистого полупроводника как за счет резки и последующей шлифовки, так и за счет выбраковки части датчиков вследствие необратимых нарушений крчстал - 65 Изобретение относится к техникевизуализации пространстненных распределений потоков ионизирующих излучений и может быть использованов интроскопии.Известны фоточувствительные матрицы на полупроводниковых элементах,используемые для преобразованияи запоминания оптических изображений состоящие из системы светочувствительных элементов, напримерМПДМП-структур, расположенных построкам и столбцам,Однако эти преобразователи выполнены на тонкой подложке и имеют небольшую глубину чувствительной области, что значительно снижает ихэффективность при регистрации жесткого ионизирующего излучения,лической решетки монокристалла. Разброс параметров годных МДПДМ-структур достигает 50-100, что приводитк большой разнице в уровнях выходныхсигналон как при воздействии излучения, так и без него и в целом значительно снижает реальную чувствительность мозаичного преобразователя,Кроме того, конструкция этого преобразователя малопригодна н тех случающая способность и поперечный размерМДПДМ-структуры оказывается оченьмалым по сравнению с продольным, апределяющим эффективность регистрации потоков излучения. Например, для получения разрешающей способности 0,5 пар линии/мм поперечный размер МДПДМ-структур должен быть не более 1 мм при длине порядка 8-12 мм. Влход годных датчиков при этом снижается, а разброс параметров увеличивается, Малые размеры датчиков не позволяют также обеспечить надежный электрический контакт обкладак всех 1 ЧДПДМ-структур с моноблоком.Целью изобретения является увеличение чувствительности преобразователя при упрощении конструкции и повышении разрешающей способности,Цель достигается тем, что в мозаичном преобразователе, содержащем и строк МДПДМ-структур по в элементов в каждой строке, выполненном.н виде моноблока из тяжелого проводящего материала с общим электродом и сотами на передней и задней стороне, подключенного к одному полюсу высокочастотного генератора, другой полюскоторого подключен через сапративления нагрузок к сигнальным электродам,каждая строка преобразователя выполнена в виде цельного монокристалла полупроводника, с одной стороны каторого нанесен слой диэлектрика и набор из в сигнальных электродон, а с другой " слой диэлектрика и общий электрод, причем сигнальные электроды изолированы от моноблока, а общий электрод электрически соединен с моноблоком, строки помещены в соты на задней стороне моноблока, число которых равно числу строк и , а на передней стороне моноблока число сот равно числу элементов й х Ф.С целью увеличения разрешающей способности по строке расстояние между соседними сигнальными электродамии их ширина равны толщине монакристаллов между общим и сигнальным элект.родами. На фиг. 1 представлена конструкция предложенного преобразователя, нафиг. 2 - конструкция каждой строки .Преобразователь содержит моноблок с передними и задними сотами 1, моно- кристаллы полупроводника 2 с нанесен1005225 Макар Составитель Техред А,Ач В. Гирня Корре ед Письм Тираж 683 Подписное ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретен й и открытий 13035, Москва, Ж, Р ушская наб., д. 4/5Заказ 1151/6 и а Филиал ППП "Патен Ужгород, ул. Проектна ными с двух сторон слоями диэлектрика 3, набор из Ф сигнальных электродов 4 с одной стороны каждого монокристалла, общий электрод 5 с другой стороны каждого монокристалла.При включении высокочастотного генератора на сопротивлениях нагрузки,подключенных к сигнальным электродам,присутствуют сигналы, амплитуды .которых пропорциональны интенсивности излучения, падающего на преобразователь 10.и параметрам каждой МДПДМ-структуры.Поскольку МДПДМ-структуры в каждойстроке выполнены на одном монокрис- .талле полупроводника, то разброс параметров МДПДМ-структур определяется 15только условиями выращивания монокристаллов и обычно не превышает10-20, что соответственно приводитк снижению разницы в уровнях выходныхсигналов преобразователя и повышению 20его реальной чувствительности.Разрешающая способность по строкепредложенного преобразователя определяется расстоянием между центрамисоседних сигнальных электродов ипри отсутствии взаимного влиянияэлементов могла бы быть сделанасколь угодной высокой,Однако при уменьшении расстояниямежду сигнальными электродами начинает сказываться взаимное влияниеэлементов, проявляющееся в том, чтоизменение проводимости на участкеодного из элементов приводит к изменению сигнала на других элементах.Это фактически приводит к снижению 35разрешающей способности преобразователя.Можнопоказать, что величина взаимного влияния определяется в основ- ф ном расстоянием между сигнальными электродами, их размером и толщиной монокристалла в направлении приложения электрического поля.Оптимальным является равенство ширины сигнальных электродов и расстояния между соседними электродами толщине монокристалла в направлении приложения электрического поля.При засветке какого-то элемента строки отношение сигналов .от соседних элементов к сигналу с данного элемента при мощности дозы на преобразователе 0,1 Р/мин и дефектах до 10 не превышает 0,1, что для целей интроскопии вполне приемлемо.Конструкция предлагаемого преобразователя позволяет получить предельное (для энергий 10-30 МэВ) разрешение 1-2 пары линий/мм, Толщина монокристаллов строк при этом не должна превьааать 0,25 мм. Учитывая известные данные при получении отдельных кристаллов с размерами 0,25 х 0,25 х 10 мм расход кремния за счет резки и шлифовки составил бы не менее 50 исходного объема полупроводника. В предлагаемом преобразователе строки выполнены в виде цельных монокристаллов, следовательно, расходы за счет обработки снижаются не менее, чем в два раза по сравнению с базовым вариантом, за который принят известный мозаичный преобразователь жесткого ионизирующего излучения. Реальная чувствительность преобразователя за счет снижения разброса параметров светочувствительных элементов повышается в 5-б раз.