Способ контроля качества алмазных детекторов ядерных излучений (его варианты)

,8)49138,ублик.,1977.680, кл,29-592,3 ле, за одность определя лектрическом поле. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪФ ОПИСАНИЕ ИЗОБР РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА АЛМАНЫХ ДЕТЕКТОРОВ ЯДЕРНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ(57) 1. Способ контроля качестваалмазных детекторов ядерных излуче -ний, включающий облучение детектораионизирующим излучением, напримеральфа- или бета- частицами, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения времени контроля, дополнительно передоблучением детектор выдерживают в электрическом полезатем после снятия поля его облучают и годность определяют по снятомус него сигналу с амплитудой, превы 1) 4 Н 01 1. 21/02.) шающей или совпадающей с пороговым значением, имеющему ту же полярность, что и при регистрации излучения детектором в электрическом поле.2, Способ по и, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что пороговое значение выбирают величиной 20-40 Х от амплитуды сигнала при регистрации того же излучения тем же детектором в электрическом поле,3. Способ контроля качества алмазных детекторов ядерных излучений, включающий облучение детектора ионн зирующим излучением, например альфаили бета- частицами, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью сокраще ния времени контроля, облучение детектора производят одновременно с вы %ФУ ерживанием его в электрическом п электрическое поле убирае сигйала, снивремени, иют по сигналу, имеют, наблюдают изменени маемого с детектора во ему ту же полярность, что и пригистрации излучения детектором вкачества и пригодности к использованию изготовленного по этому способу детектора на него подают напряжение и облучают ионизирующим излучением например альфа-бета-частицами. Регистрируют скорость счета частиц в течение длительного времени, Годными признают детекторы, в которых скорость счета остается постоянной во времени,.а выбраковывают детекторы, в которых скорость счета со временем уменьшается из-за образования поляризационного заряда. Известно, что в некоторых случаях необходимо про водить регистрацию скорости счета в течение нескольких часов.Основным недостатком известного способа является необходимость проведения наблюдения скорости счета в течение длительного времени, Этот недостаток существенный, так как одним из основных параметров, характеризующих качество детектора, является стабильность его счетных характеристик во времени.Целью изобретения является сокращение времени контроля качества алмазных детекторов ядерных излучений.Цель достигается тем, что при известном способе контроля качества алмазных детекторов ядерных излучений включающем облучение детектора ионизирующим излучением, например альфа- или бета- частицами, дополнительно перед облучением детектор выдерживают в электрическом поле, затем после снятия поля его облучают и годность определяют по снятому с 25 ЗО Изобретение относится к технологииизготовления полупроводниковых детекторов ядерных излучений, д частностик способам изготовления и контролякачества алмазных детекторов ядерных 5излучений.Известен способ изготовления алмазных детекторов, представляющийсобой алмазную кристаллическую пластинку с контактами на противоположных сторонах, Известный способ не предусматривает контроль качества детектора в ходе его изготовления,Ближайшим к предлагаемому по технической сущности является способ изготовления алмазных детекторов ядерных излучений, включающий создание на основе алмазной пластины детектирующей структуры с инжектирующим и запорным контактами. Для определения него сигналу г амппитудй, преипдающей или совпадающей с пороговым значением, имеюшему ту же полярность,что и при регистрации излучения детектором в электрическом поле, а также тем, что пороговое значение выбирают величиной 20-407 от амплитудысигнала при регистрации того же излучения тем же детектором. Как один из вариантов облучения детектора производят одновременно с выдерживанием его в электрическом поле, затем электрическое поле убирают, наблюдают изменение сигнала, снимаемого с детектора во времени и годность определяют по сигналу, имеющему ту же полярность, что и при регистрации излучения детектором в электричееком поле,Основным отличием предлагаемого способа контроля качества детекторовявляется регистрация сигнала с детектора без напряжения на детекторе после предварительной выдержки в электрическом поле (с облучением или без облучения), дополнительными признаками являются качественные и количественные характеристики регистрируемого сигнала.На основе проведения экспериментальных исследований алмазных детекторов установлено, что для всех работоспособных детекторов общим свойством является способность считать частицы или регистрировать другие ионизирующие излучения после выдерживания алмазного детектора в электрическом поле. Причем полярность сигнала при этом совпадает с полярностью прямого сигнала с датчика при обычном включении детекторов.Предлагаемый способ контроля качества может быть реализован в двух вариантах, позволяющих получить примерно одинаковый положительный эффект,По первому варианту способ контроля включает в себя следующие операции: алмазный детектор подключают к источнику напряжения, выдерживают в в электрическом поле, электрическое поле убирают, затем детектор, подключенный к обычной регистрирующей системе, но без напряжения, облучают ионизирующим излучением, например альфа-частицами, и наблюдают сигнал с детектора, Если с детектора снимается сигнал выше некоторогопорогцс го и;1 е, тдетекторпризнают годным. Если же нет сигна.а цли сигнал имеет амплитуду цижеторогового значения, то детектор выбраковывают, 11 ороговое значение зависит от технических условий надетекторы и может отличаться ц определенных пределах, например, для счетных и спектрометрических детекторов. Экспериментально установленное пороговое значение для работоспособных счетных детекторов составляет 20-402 от амплитуды сигнала при обычной регистрации того же излучения тем же детектором, но при нормальном электрическом напряжении наконтактах 15 По второму варианту способ контроля включает в себя следующие операции: алмазный детектор подключают 20к источнику электрического напряжения и одновременно облучают ионизирующим излучением, затем облучение прекращают, электрическое поле убирают, а после затухания переходных 25 процессов в регистрирующей системе вновь облучают ионизирующим излучением, например, альфа-частицами, сигнал с детектора регистрируют. Годными признают детекторы, у которых в щ процессе разрушения объемного заряда импульсы сохраняют ту же полярность, что и при обычной регистрации частиц в электрическом поле. Отбраковываютдетекторы, у которых в процессе счета35 импульсы изменяют свою полярность на обратную по отношению к сигналу при обычной регистрации ионизирующего излучения детектором в электрическом поле.40Наличие сигнала детектора без внешнего питающего напряжения связано с тем, что при выдерживании в электрическом поле из контакта в полупроводник инжектируются неравновесные носители, которые захватываются на ловушки вблизи электрода, образуя гомозаряд, полярность которого совпадает с полярностью электрода. При облучении детектора в электри ческом поле образуется гетерозаряд, связанный с тем, что неравновесные носители заряда, подойдя к электроду, не могут быть выведены из образца и захватываются на ловушки, При этом 55 знак гетероэаряда противоположен знаку напряжения на электроде. Напряжение гетерозаряда вы итается из внешнего напряжения и обуслоцливает спад скорости регистрации частц. Б реацомдетекторе гомозряд компенсируетгетерозаряд и устраняет поляриз,ц,При испытании детектора по первому варианту фиксируется существование гомозаряда по наличию импульсов той же полярности, что и у обычного сигнала (так как знак гомозаряда совпадает со знаком внешнего напряжения)а по высоте импульсов судят о величине гомозаряда, Таким образом, в данном способе учитывается наличиегомозаряда и его величина1 ри испытании гомозаряда по второму способу фиксируется наличие гомозаряда и проводится сравнение гомозаряда и гетерозаряда. Если в процессе регистрации и разрушения объемного заряда под действием облученияионизирующим облучением без полясигнал все время сохраняет одну полярность, совпадающую с полярностьюсигнала при обычной регистрации, томожно сделать вывод о том, что гомозаряд превышает гетерозаряд. Эти детекторы признаются годными, Если жев процессе регистрации сигнал изменяет знак на обратный, то в этом случае гетерозаряд превышает гомозаряд,этот детектор будет поляризоваться.Эти приборы признают негодными к регистрации частиц и отбраковывают. Таким образом, во втором варианте учитывается наличие гомозаряда и производится его сравнение с гетерозарядом,Время выдержки в электрическомполе выбирают из диапазона 5-100 с.Оно зависит от формирования гомозаряда в первом варианте и от формиро 1вания гетерозаряда во втором варианте. В первом варианте время зависит от напряжения на детекторе ибудет определяться параметрами испытуемых детекторов. Если времявыдержки меньше 5 с, то гомозарядне успевает сформироваться. Послеего формирования дальнейшая выдержкане оказывает существенного влиянияна гомозаряд, поэтому увеличениевремени сверх 100 с не оказывает влияния на исход проверки, Оптимальнымвременем выдержки можно считать более узкий диапазон 30-60 с. При этомвремени для типичных номинальных напряжений питания детекторов формирование гомоэаряда полностью завершанапряжение питания детектора выклю 10 ти счета в течение нескольких десятков минут,Корректор А. Зимокосов Заказ 6496/3 Тираж 643ВНИИИИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подпис ное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, л 3 8606 тся. Во втором варианте время формирования гомозаряда сущственно за - висит от интенсивности источника излучения.,ля достижения максимально возможного значения гомозаряда необ 5 ходимо выдержать заданную дозу облучения. Это время может быть сокращено при использовании более мощных источников до времени формирования гомоэаряда.П р и м е р 1. Для регистрации способа используют известные устройства; предусилитель, линейный усилитель, пересчетный прибор или осциллограф, источник питания детекто ра, источник ионизирующего излучения, например радиоактивный изотоп.На детектор подают напряжение, например 500 В, выдерживают 30 с, затем напряжение с детектора убирают. 20 После этого детектор облучают ионизирующим излучением, например альфа- частицами и наблюдают сигнал с детектора. Если сигнал имеет ту же полярность, что и при обычной регистра ции, а высота импульса превышает 20 . от высоты импульсов, регистрируемых тем же детектором с приложенным напряжением, то детектор признается годным, Если же импульсы отсутствуют или меньше по амплитуде, чем 20 от высоты импульсов при обычной регистрации, то детектор отбраковывают. Редактор П,Горькова Техред И.Попович ц Ь) и м е 1 2, с пользуют тР же приборы, что и н примере 1. На детектор подают напряжение и облучают его альфа-частицами в течение 60 с, Затем источник альфа частиц убирают чают, выжидают, пока затухнут переходные процессы в регистрирующей системе. После этого вновь детектор облучают альфа-частицами и наблюдают,как импульсы изменяются во времени,Если импульсы постепенно убывают по амплитуде, но сохраняют полярность такую же,как при обычной регистрации частиц, в поле, то детектор признают годным, Если же вначале наблюдается импульс положительной полярности, совпадающей с полярностью нормального сигнала, но затем полярность изменяется на противоположную и далее импульсы спадают по высоте, е сохраняя обратную полярность, то детектор отбраковывают.Как показала опытная проверка способов оба варианта позволяют отобрать годные детекторы и отбраковывать не годные, В обоих вариантах затраты времени примерно одинаковы и составляют примерно 1-2 мин. Это значительно меньше, так как при обычной проверке проверяют стабильность скорос