Способ отбора алмазов для детекторов ионизирующих излучений

,ЯК 991836 1 Т 1/24 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ тока термостимулированной деполя зации с температурами максимумов интервалах 400-440 К и 460-500 К меньше пороговой величины.2. Способ по и, 1, о т л и ч а щ и й с я тем, что скорость на вания выбирают равной О, 1-1,0 К/ напряженность электрического пол равной 0,2-2,0 кВ/см, а дозу - б лее 300 Р, при этом пороговое зн ние выбирают равным (0,5-5,0)10 ив ю - речеЗА/см,Спо об по пп.1 йся те чающи нагревани +0,03 К/с ют равной равной 10 выбирают р напряженно 500150 В/см 0+300 Р, пости тока ТС, О) 10 цА/см для плоти ным (1,0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ЕЛАМ ИЗОБРЕ И ОТКР Й К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) (57) 1. СПОСОБ ОТБОРА АЛМАЗОВ ДЛЯ ДЕТЕКТОРОВ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ, включающий облучение алмаза с электродами в электрическом поле ионизирующим излучением, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения выхода годных приборов, после облучения в электрическом поле образец алмаза нагревают и измеряют ток термостимулированной деполяризации, годными признают образ-цы-алмаза, в которых величина пиков и 2, отлим, что скорость анной 0,3+ а сть поля выбира- Едозу выбирают роговое значение Д принимают равФфсПредлагаемое изобретение относится к области регистрации ионизирующего излучения полупроводниковымидетекторами,. а точнее к способамизготовления алмазных детекторов иониэирующих излучений,Известен способ отбора алмазовдля простейших датчиков излучений,являющихся необработанным алмазомс контактен, в котором для изготовления датчиков отбирают алмазы с пониженным содержанием азота, далееизготавливается датчик, который испытывается в рабочем режиме. Недостатком способа является неоднозначность критериев и сильная поляризация датчиков.Известен алмазный детектор, представляющий собой тонкую пластинкуалмаза с нанесенными на ее плоские 20грани блокирующим и инжектирующимконтактами. В способе для изготовления детекторов отбирают алмазы спониженным содержанием азота. Отобранные алмазы дополнительно отбирают на основании измерения фотопроводимости в примесной области,т.е, в диапазоне цлин волн 230-280 нм,затем после резки дополнительноотбирают алмазные пластинки на осно- Зовании измерения фотопроводимостив собственной области, т,е. 220225 нм. Недостатком способа является сложность и неоднозначность критериев, отбор камней еще не гарантирует пригодность камня для изготовления детекторов, что приводит ксравнительно низкому выходу годныхдетекторов.Известен способ отбора алмазов 40для детекторов, при котором вначалеотбираются алмазы с пониженным содержанием азота, затем отбраковываются все алмазы, в которых имеетсяфотолюминесценция, далее на образцы 45алмазов наносятся электроды и измеряется стационарная рентгенопроводимость. Годными признают алмазы, вкоторых рентгенопроводимость превышает некоторое пороговое значение. 50Недостатком этого способа является то, что он также не обеспечивает высокого процента выхода годныхалмазных детекторов.Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ отбора алмазов длядетекторов ионизирующих излучений,включающий облучение алмаза с электродами в электрическом поле ионизирующим излучением, в котором наряду с операцией измерения рентгенопроводимости включается оценка способности данного алмаза к поляризации при регистрации ионизирующего излучения. А именно, образец алмаза с электродами облучаютпоследовательностью импульсов рентгеновского излучения и оценивают не только превышение амплитудой импульса порогового значения, но и спад высоты импульса при регистрации последовательности импульсов.Недостатком способа является то, что он предназначен для изготовления детекторов, регистрирующих относительно мощные потоки излучений в аналоговом режиме, поэтому не может обеспечить отбор алмазов для детекторов частиц, т.е. приборов, регистрирующих отдельные частицы.Целью предлагаемого изобретения является повышение выхода годных приборов за счет отбраковки непригодных алмазов до резки на пластины.Для достижения поставленной цели в способе отбора алмазов для детекторов ионизирующих излучений, включающем облучение алмаза с электродами в электрическом поле ионизирующим излучением, после облучения в электрическом поле образец алмаза нагревают и измеряют ток термостимулированной деполяризации, годными признают образцы алмаза, в которых величина пиков тока термостимулированной деполяризации с температурами максимумов в интервалах 400-400 К и 460-500 К меньше пороговой величины, а также скорость нагревания выбирают равной О, 1-1,0 К/с, напряженность электрического поля равной 0,2- 2,0 кВ/см, а дозу - более 300 р, при этом пороговое .значение выбирают равным (0,5-5,0)10 зА/см а скорость нагревания выбирают равной 0,3+0,03 К/с, напряженность поля выбирают равной 500+50 В/см, дозу выбирают равной 10002300 Р, пороговое значение для плотности тока ТСД принимают равным (1,0-2,0) 10 "А/см .В предлагаемом способе проводится выяснение наличия и оценка концентрации центров захвата по методу измерения токов термостимулированной деполяризации (ТСД). Для этого на исходный камень алмаза наносят электроды, такие же как в известных способах, например из аквадага. Затем алмаз облучают ионизирующим излучением в электрическом поле, а после прекращения облучения и отключения электрического поля образец нагревают и измеряют ток деполяризации, регистрируя зависимость тока от температуры, например, на самописце. Затем выделяют области, связанные с 10 центрами захвата, ответственными за. поляризацию, и оценивают их интенсивность. В связи с тем, что точное определение концентрации требует знания целого ряда параметров алма за, задавать пороговое значение в единицах концентрации затруднительно. Для работы более корректно указать высоту пиков ТСД, определенную при заданных условиях, Годными при знают алмазы, у которых высота характерных пиков ТСД меньше порогового значения, т.е. концентрация достаточна низка.Конкретное значение пороговой 25 величины пиков ТСД определена на основании изучения корреляции электрофизических свойств алмазов со счетными характеристиками алмазных детекторов, изготовленных из изу- З 0 ченных камней алмазов. Поэтому для использования способа необходимо охарактеризовать условия проведения операций.Численное значение пороговой ве - личины и температуры пиков ТСД зависит от условий проведения экспе - римента, от размеров образца и от концентрации центров захвата в изучаемом алмазе. Для исключения влия- щ ния размеров задается напряженность электрического поля в алмазе и плотность тока ТСД. Условия проведения измерения следует выбрать один раз из указанных диапазонов и в дальней в 5 шем оставлять неизменными, тогда разделение алмазов будет зависеть от свойств алмаза.Нагревание следует проводить по линейному закону со скоростью, взятой из интервала О, 1 - 1 К/с, причем в процессе измерения скорость должна сохраняться постоянной с погрешностью не более 107. При уменьшении скорости нагревания повышается разрешающая способность, но возрастает время измерения. Так, при скорости менее О, 1 К/с, время на измерение одной кривой ТСД превысит 45 мин. При нагревании со скоростью более1,0 К/с время измерения составит менее 5 мин, но разрешение ухудшится настолько, что два характерных пика ТСД трудно будет различить между собой. Для практической реализации способа удобно испольэовать скорость нагревания 0,3+0,03 К/с, так как разрешение вполне удовлетворительно, а время, затрачиваемое на снятие одной кривой, составляет примерно 15 мин, что сравнимо со временем подготовки образца к измерению.Поляризацию образца следует проводить в электрическом поле, напряженность 0,2-2,0 кВ/см. При напряженности более низкой, чем 0,2 кВ/см, высота пика становится сравнимой с шумами серийных электрометров, а при напряженности выше 2,0 кВ/см начинаются поверхностная утечка и поверхностный пробой изоляторов измерительной ячейки. Удобно использовать напряженность 0,5+0,05 кВ/см (200 В на алмазе толщиной 4 мм).Доза облучения выбирается таким образом, чтобы высота пиков ТСД не зависела от дозы, т.е. она выбирается из области насыщения зависимости пиков ТСД от дозы, Экспериментально установлено, что при дозах выше ЗООР участок насыщения заведомо достигается для большей части образцов. Существенное увеличение дозы сверх этого .значения не окажет заметного влияния на процесс измерения, но нецелесообразно с точки зрения техники безопасности. В большей части экспериментальных исследований быпо использовано значение дозы 1000 .1. ФЗООР.При указанных условиях измерения корреляция счетных свойств детекторов обнаруживается с пиками ТСЦ, имеющими температуру максимумов при 400-440 К и 460-500 К, причем хорошие счетные характеристики наблюдаются у детекторов, изготовленных из алмазов, в которых плотности тока СД при указанных температурах не превышали (0,5-5,0)10 /см.Если измерения проводить при более жестко ограниченных условиях, то диапазон изменения пороговой величины ТСД также сужается. Так, при напряженности электрического1836 ти операций по измерению тока термостимулированной деполяризациии отбор алмазов, у которых величина ТСД меньше порогового значения.Дополнительными отличительными признаками являются условия проведения операций, перечисленные вьше. Редактор П. Горькова Техред В.Кадар Корректор А. Обручар Заказ 6259/2 Тираж 728 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3 99 поля 500 В/см, скорости нагревания 0,3 К/с, дозе 1000 Р (погрешность указана вьппе), температуры максимумов лежат в интервалах 410-430 и 470-490 К (разброс параметров определяется в основном разбросом характеристик образцов, а не погрешностью измерения). При этом пороговое значение следует выбирать из интервала (1,0-2,0)10 А/см. Крайние точки интервала определены на основании обработки экспериментальных результатов. Для детекторов пригодны алмазы с плотностью тока ТСД менее 10 А/см, не пригодны с плотностью тока более 210 "А/см. Пригодность алмазов со значением ТСД, попадающим внутрь интервала, зависит от требований к детекторам.Таким образом, основным существенным отличием предлагаемого способа является введение совокупносПо сравнению с базовым способом 1 О изготовления алмазных детекторовпредлагаемый способ позволяет получить более высокий выход годных де - текторов за счет того, что непригодные алмазы выявляются до их рез ки на пластины и могут быть использованы для других целей. При этом также значительно сокращаются затраты времени на изготовление детекторов путем устранения резки за ведомо непригодных алмазов, этаэкономия времени значительно превышает затраты времени на аттестацию алмазного сырья.