[go: up one dir, main page]

RU2744317C1 - Diamond ionizing radiation detector - Google Patents

Diamond ionizing radiation detector Download PDF

Info

Publication number
RU2744317C1
RU2744317C1 RU2020124311A RU2020124311A RU2744317C1 RU 2744317 C1 RU2744317 C1 RU 2744317C1 RU 2020124311 A RU2020124311 A RU 2020124311A RU 2020124311 A RU2020124311 A RU 2020124311A RU 2744317 C1 RU2744317 C1 RU 2744317C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
diamond
ionizing radiation
detector
diamond plate
plate
Prior art date
Application number
RU2020124311A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Александрович Алтухов
Вадим Евгеньевич Багдатьев
Кирилл Викторович Захарченко
Владимир Александрович Колюбин
Игорь Николаевич Осипов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью «Производственно-технологический центр «УралАлмазИнвест»
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью «Производственно-технологический центр «УралАлмазИнвест» filed Critical Общество с ограниченной ответственностью «Производственно-технологический центр «УралАлмазИнвест»
Priority to RU2020124311A priority Critical patent/RU2744317C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2744317C1 publication Critical patent/RU2744317C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F30/00Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
    • H10F30/20Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
    • H10F30/29Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to radiation having very short wavelengths, e.g. X-rays, gamma-rays or corpuscular radiation

Landscapes

  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

FIELD: diamond detectors.
SUBSTANCE: invention relates to diamond detectors for measuring the characteristics of ionizing radiation. A diamond detector of ionizing radiation consists of a substrate, a diamond plate, two contact electrodes located on the edges of the diamond plate, leads for supplying a bias voltage and picking an output signal connected to the contact electrodes, while a light source is installed in the immediate vicinity of the diamond plate, optically coupled with a diamond plate.
EFFECT: invention is aimed at improving accuracy of measuring the characteristics of ionizing radiation with a diamond detector of ionizing radiation.
1 cl, 1 dwg

Description

Устройство относится к алмазным детекторам для измерения характеристик (потока, мощности дозы, спектра) ионизирующих излучений и может использоваться в приборах регистрации ионизирующих излучений, работающих в жестких условиях радиационного фона и повышенных температур.The device belongs to diamond detectors for measuring the characteristics (flux, dose rate, spectrum) of ionizing radiation and can be used in devices for recording ionizing radiation operating in harsh conditions of background radiation and high temperatures.

Основными отраслями применения блока детектирования ионизирующих излучений на основе алмазного детектора являются космическая и ядерная.The main areas of application of the block for detecting ionizing radiation based on a diamond detector are space and nuclear.

В настоящее время алмаз является перспективным материалом для создания термостойких и радиационно-стойких блоков детектирования ионизирующих излучений, способных работать при температурах до 200 оС, в условиях высокого радиационного фона. Такие возможности алмазных детекторов объясняются большим значением ширины запрещенной зоны (5.47 эВ) и большой энергией, необходимой для смещения атома углерода из узла кристаллической решетки алмаза (более 45 эВ).At present, diamond is a promising material for creating heat-resistant and radiation-resistant ionizing radiation detecting units capable of operating at temperatures up to 200 o C under conditions of a high radiation background. Such capabilities of diamond detectors are explained by the large value of the band gap (5.47 eV) and the high energy required to displace a carbon atom from the site of the diamond crystal lattice (more than 45 eV).

Известен алмазный полупроводниковый детектор ионизирующих излучений (ИИ) [Патент США № 5097133 на изобретение «Детектор излучения на синтетическом алмазе», МПК G01T1/02; G01T1/16; G01T1/24; G01T1/26; H01L31/09, дата публикации: 17.03.1992].Known diamond semiconductor detector of ionizing radiation (II) [US patent No. 5097133 for the invention "Radiation detector on synthetic diamond", IPC G01T1 / 02; G01T1 / 16; G01T1 / 24; G01T1 / 26; H01L31 / 09, publication date: 17.03.1992].

Известный алмазный полупроводниковый детектор ионизирующих излучений представляет собой алмазную пластину, на противоположные грани которой нанесены контактные электроды, на которые подается напряжение смещения и с которых производится съём сигнала. The well-known diamond semiconductor detector of ionizing radiation is a diamond plate, on the opposite edges of which contact electrodes are applied, to which a bias voltage is applied and from which a signal is read.

Алмазный полупроводниковый детектор работает следующим образом: при попадании ионизирующей частицы в алмазную пластину детектора в пластине образуются свободные электроны и дырки, которые за счет электрического поля, создаваемого внутри алмаза напряжением смещения, движутся к контактным электродам. В результате возникает импульс электрического тока, регистрируемый электронной аппаратурой, подключенной к детектору.The diamond semiconductor detector works as follows: when an ionizing particle hits the diamond plate of the detector, free electrons and holes are formed in the plate, which, due to the electric field created inside the diamond by the bias voltage, move to the contact electrodes. As a result, an electric current pulse arises, which is recorded by electronic equipment connected to the detector.

Часть свободных электронов и дырок во время их движения через алмазную пластину захватывается ловушками. В результате образуется поляризационный заряд, который создаёт в алмазной пластине электрическое поле, направленное против поля смещения. Это, в процессе работы детектора, приводит к заметному уменьшению эффективности сбора заряда алмазного детектора, что, в свою очередь, приводит к уменьшению амплитуды импульса электрического тока, возникающего при взаимодействии ионизирующей частицы с алмазной пластиной. Уменьшение амплитуды сигналов алмазного детектора приводит к увеличению погрешностей измерения характеристик ионизирующих излучениям.Some of the free electrons and holes during their movement through the diamond plate are captured by traps. As a result, a polarization charge is formed, which creates an electric field in the diamond plate directed against the displacement field. This, during the operation of the detector, leads to a noticeable decrease in the efficiency of collecting the charge of the diamond detector, which, in turn, leads to a decrease in the amplitude of the electric current pulse arising from the interaction of the ionizing particle with the diamond plate. A decrease in the signal amplitude of the diamond detector leads to an increase in the measurement errors of the characteristics of ionizing radiation.

Таким образом, для практического использования описанного алмазного детектора необходимо принимать меры для компенсации поляризационных эффектов.Thus, for the practical use of the described diamond detector, it is necessary to take measures to compensate for the polarization effects.

Известен алмазный детектор ионизирующих излучений [Патент США № 7368723 B2 на изобретение «Алмазный детектор излучения», МПК G01T1/26, дата публикации: 06.09.2002], выполненный на монокристаллической алмазной пластине с низким содержанием примесного азота (прототип). Known diamond detector of ionizing radiation [US Patent No. 7368723 B2 for the invention "Diamond radiation detector", IPC G01T1 / 26, publication date: 09/06/2002], made on a single crystal diamond plate with a low content of impurity nitrogen (prototype).

Низкое содержание примесей обуславливает низкую скорость накопления поляризационного заряда и, следовательно, медленное развитие поляризационных эффектов. Однако при регистрации ионизирующего излучения с высокой плотностью потока, либо с высокой линейной передачей энергии, либо при регистрации ионизирующего излучения, изменяющегося во времени, даже пониженная, за счет уменьшения содержания азота в кристалле, поляризация алмазной пластины заметно влияет на точностные характеристики детектора. Так, при регистрации тяжёлых заряженных частиц с использованием аналогичных алмазных детекторов на пластинах с содержанием примесного азота менее 5 ppm наблюдалась поляризация алмазных детекторов с уменьшением эффективности сбора заряда на несколько десятков процентов в течение одной минуты. Высокая скорость генерации носителей заряда при воздействии ионизирующих частиц с высокой линейной передачей энергии приводила к быстрому заполнению ловушек, росту поля поляризации и уменьшению эффективности сбора заряда. Таким образом, практическое использование известного алмазного детектора также требует принятия мер по противодействию эффектам поляризации.The low content of impurities causes a low rate of accumulation of the polarization charge and, consequently, the slow development of polarization effects. However, when registering ionizing radiation with a high flux density, either with a high linear energy transfer, or when registering ionizing radiation that changes in time, even lower polarization due to a decrease in the nitrogen content in the crystal, the polarization of the diamond plate noticeably affects the accuracy characteristics of the detector. Thus, when registering heavy charged particles using similar diamond detectors on plates with an impurity nitrogen content of less than 5 ppm, the polarization of diamond detectors was observed with a decrease in the charge collection efficiency by several tens of percent within one minute. The high rate of generation of charge carriers under the action of ionizing particles with high linear energy transfer led to a rapid filling of traps, an increase in the polarization field, and a decrease in the efficiency of charge collection. Thus, the practical use of the known diamond detector also requires the adoption of measures to counteract the effects of polarization.

Известен способ компенсации поляризационных эффектов, основанных на предварительном облучении алмазной пластины ионизирующим излучением (priming) [A. Fidanzio, G. Stimato, L. Azario, A. Piermattei. Investigation of natural diamond detector priming effect during electron beam irradiation // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. – 2006. – Vol. 245, Issue 2. – P. 421-426]. Предварительное облучение алмазной пластины обеспечивает эффективное заполнение ловушек. В дальнейшем приложенное поле смещения обеспечивает транспорт носителей заряда через алмазную пластину. Указанный способ имеет ряд недостатков. Во-первых, напряжённость поля смещения, которую необходимо приложить к контактным электродам алмазного детектора для получения заданного напряжения смещения, оказывается выше, чем при использовании детектора с неполяризованной алмазной пластиной. Таким образом, данный способ увеличивает энергопотребление детектора. Во-вторых, при долговременном воздействии ионизирующих излучений на алмазный детектор концентрация заполненных ловушек будет меняться за счёт конкурирующих процессов поляризации-деполяризации. При достижении равновесия между носителями заряда, образующимися под действием ионизирующих частиц, и заряженными и незаряженными ловушками поле поляризации стабилизируется, однако изменение плотности потока, энергии или вида воздействующего ионизирующего излучения приведёт к смещению равновесия и, следовательно, к изменению эффективности сбора заряда алмазного детектора. Таким образом, предварительное облучение не обеспечивает долговременную стабильность характеристик алмазного детектора.A known method of compensation for polarization effects based on preliminary irradiation of a diamond plate with ionizing radiation (priming) [A. Fidanzio, G. Stimato, L. Azario, A. Piermattei. Investigation of natural diamond detector priming effect during electron beam irradiation // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. - 2006. - Vol. 245, Issue 2. - P. 421-426]. Pre-irradiation of the diamond plate ensures efficient filling of the traps. Subsequently, the applied bias field ensures the transport of charge carriers through the diamond plate. This method has several disadvantages. First, the bias field strength that must be applied to the contact electrodes of the diamond detector to obtain a given bias voltage turns out to be higher than when using a detector with an unpolarized diamond plate. Thus, this method increases the power consumption of the detector. Second, under long-term exposure to ionizing radiation on a diamond detector, the concentration of filled traps will change due to competing polarization-depolarization processes. When an equilibrium is reached between the charge carriers formed under the action of ionizing particles and charged and uncharged traps, the polarization field is stabilized; however, a change in the flux density, energy, or the type of acting ionizing radiation will lead to a shift in the equilibrium and, consequently, to a change in the charge collection efficiency of the diamond detector. Thus, pre-irradiation does not provide long-term stability of the diamond detector performance.

Известен способ компенсации поляризационных эффектов, основанный на изменении полярности или снижении до нуля напряжения смещения, приложенного к контактным электродам алмазного детектора, находящегося под воздействием ионизирующего излучения [R.F. Ibragimov, E.M. Tyurin, V.V. Kadilin, V.A. Kolyubin, K.V. Zakharchenko, P.G. Nedosekin. Research of work stability of diamond detectors used in SCR DDIR // Journal of Physics: Conference Series. – 2016. – Vol. 675. – P. 042013]. Алмазный детектор может работать в двух режимах: в режиме измерения или в режиме деполяризации. В режиме измерения на алмазную пластину подаётся напряжение смещения, и происходит регистрация ионизирующих частиц, попавших в пластину. В режиме деполяризации напряжение смещения снижается до нуля, и счёт ионизирующих частиц не производится. При этом свободные электроны и дырки, генерируемые в алмазной пластине ионизирующими частицами, захватываются заряженными ловушками противоположного знака, что приводит к рекомбинации поляризационного заряда и уменьшению поля поляризации. Критерием компенсации поляризационных эффектов является восстановление эффективности сбора заряда алмазного детектора до уровня, соответствующего отсутствию поляризации. Согласно результатам экспериментов, длительность деполяризации, достаточная для восстановления эффективности сбора заряда алмазного детектора, составляет 20 – 25 % от длительности воздействия ионизирующего излучения при включённом напряжении смещения. Таким образом, указанный способ компенсации поляризационных эффектов обеспечивает долговременную стабильность характеристик алмазного детектора, однако при этом длительность регистрации ионизирующих излучений уменьшается на 20 – 25%. Это приводит к снижению точности измерения характеристик ионизирующих излучений.A known method of compensation for polarization effects, based on a change in polarity or a decrease to zero bias voltage applied to the contact electrodes of a diamond detector under the influence of ionizing radiation [R.F. Ibragimov, E.M. Tyurin, V.V. Kadilin, V.A. Kolyubin, K.V. Zakharchenko, P.G. Nedosekin. Research of work stability of diamond detectors used in SCR DDIR // Journal of Physics: Conference Series. - 2016. - Vol. 675. - P. 042013]. The diamond detector can operate in two modes: measurement mode or depolarization mode. In the measurement mode, a bias voltage is applied to the diamond plate, and ionizing particles that have entered the plate are registered. In depolarization mode, the bias voltage is reduced to zero and ionizing particles are not counted. In this case, free electrons and holes generated in the diamond plate by ionizing particles are captured by charged traps of the opposite sign, which leads to recombination of the polarization charge and a decrease in the polarization polarization. The criterion for compensating for polarization effects is the recovery of the charge collection efficiency of the diamond detector to a level corresponding to the absence of polarization. According to the experimental results, the duration of depolarization, sufficient to restore the efficiency of collecting the charge of the diamond detector, is 20 - 25% of the duration of exposure to ionizing radiation when the bias voltage is on. Thus, this method of compensating for polarization effects ensures long-term stability of the characteristics of the diamond detector, however, the duration of registration of ionizing radiation decreases by 20 - 25%. This leads to a decrease in the accuracy of measuring the characteristics of ionizing radiation.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение точности измерения характеристик ионизирующего излучения. Повышение точности измерения в заявляемом устройстве достигается за счет увеличения скорости компенсации эффектов поляризации в алмазном детекторе, что обеспечивает уменьшение «мёртвого времени» в работе детектора, которое тратится на деполяризацию алмазной пластины. Соответственно, увеличивается «живое время» работы детектора, в течение которого производится регистрация ионизирующего излучения. Увеличение «живого времени» в цикле измерения позволяет зарегистрировать большее количество частиц, тем самым уменьшить статистическую погрешность измерения и, соответственно, повысить точность измерений характеристик ионизирующих излучений.The technical problem to be solved by the claimed invention is to improve the accuracy of measuring the characteristics of ionizing radiation. Increasing the measurement accuracy in the claimed device is achieved by increasing the rate of compensation for polarization effects in the diamond detector, which reduces the "dead time" in the detector, which is spent on depolarizing the diamond plate. Accordingly, the "live time" of the detector operation increases, during which the registration of ionizing radiation is performed. An increase in the "live time" in the measurement cycle allows registering a larger number of particles, thereby reducing the statistical measurement error and, accordingly, increasing the accuracy of measurements of the characteristics of ionizing radiation.

Поставленная задача решается тем, что в алмазном детекторе ионизирующих излучений, состоящем из алмазной пластины, двух контактных электродов, расположенных на гранях алмазной пластины, и выводов для подачи напряжения смещения и съёма выходного сигнала, согласно заявляемому изобретению, в непосредственной близости от алмазной пластины установлен источник света, оптически связанный с алмазной пластиной. The problem is solved by the fact that in the diamond detector of ionizing radiation, consisting of a diamond plate, two contact electrodes located on the edges of the diamond plate, and leads for supplying a bias voltage and removing the output signal, according to the claimed invention, a source is installed in the immediate vicinity of the diamond plate light optically associated with a diamond plate.

Техническим результатом является увеличение точности измерений характеристик ионизирующих излучений за счёт уменьшения времени деполяризации алмазной пластины в 5 – 10 раз. При этом обеспечивается увеличение «живого времени» алмазного детектора и, следовательно, увеличивается точность измерений характеристик ионизирующих излучений. Таким образом, на практике, удается увеличить точность измерений характеристик ионизирующих излучений на 10 – 20%.The technical result is to increase the accuracy of measurements of the characteristics of ionizing radiation by reducing the time of depolarization of the diamond plate by 5-10 times. This provides an increase in the "live time" of the diamond detector and, therefore, increases the accuracy of measurements of the characteristics of ionizing radiation. Thus, in practice, it is possible to increase the accuracy of measurements of the characteristics of ionizing radiation by 10 - 20%.

Сущность изобретения поясняется рисунком (фиг. 1), где показано схематическое изображение предлагаемого алмазного детектора:The essence of the invention is illustrated by the figure (Fig. 1), which shows a schematic representation of the proposed diamond detector:

1 – алмазная пластина;1 - diamond plate;

2 – нижний контактный электрод;2 - lower contact electrode;

3 – верхний контактный электрод;3 - upper contact electrode;

4, 4а – выводы для подачи напряжения смещения и съёма выходного сигнала;4, 4a - terminals for supplying a bias voltage and picking up the output signal;

5 – подложка;5 - substrate;

6 – источник света, оптически связанный с алмазной пластиной и используемый для её деполяризации.6 - a light source optically connected to the diamond plate and used for its depolarization.

Алмазный детектор ионизирующих излучений (фиг. 1) состоит из алмазной пластины 1, двух контактных электродов 2 и 3, расположенных на гранях алмазной пластины, выводов 4 и 4а для подачи напряжения смещения и съёма выходного сигнала, подложки 5, на которой расположена алмазная пластина с контактами и выводами, и источника света 6, расположенного в непосредственной близости от алмазной пластины и оптически связанного с ней.The diamond detector of ionizing radiation (Fig. 1) consists of a diamond plate 1, two contact electrodes 2 and 3 located on the edges of the diamond plate, pins 4 and 4a for applying a bias voltage and removing an output signal, a substrate 5 on which a diamond plate with contacts and leads, and a light source 6 located in the immediate vicinity of the diamond plate and optically connected to it.

Алмазный детектор может работать в двух режимах: в режиме измерения и в режиме деполяризации. В режиме измерения на алмазный детектор подаётся напряжение смещения, при этом источник света отключён. Алмазный детектор регистрирует ионизирующие частицы, и в алмазной пластине накапливается поляризационный заряд. В режиме деполяризации напряжение смещения на алмазной пластине снижается до нуля, при этом включается источник света. Излучение источника света попадает в алмазную пластину. Поглощение света происходит с участием ловушек, уровни энергии которых расположены в запрещённой зоне алмаза. При поглощении света заряженные ловушки нейтрализуются с образованием электронов в зоне проводимости алмаза. Образовавшиеся электроны проводимости, дрейфуя в поле поляризации, рекомбинируют с положительно заряженными ловушками. Также излучение источника света поглощается электронами валентной зоны, при этом они переходят на уровни ловушек. Если электрон валентной зоны захватывается заряженной ловушкой, то ловушка нейтрализуется, а образовавшаяся дырка дрейфует в поле поляризации и рекомбинирует с отрицательно заряженной ловушкой. Если электрон валентной зоны захватывается нейтральной ловушкой, то ловушка заряжается отрицательно и образуется свободная дырка. Однако в этом случае благодаря отсутствию напряжения смещения не происходит разделение образовавшихся зарядов, и свободная дырка с высокой вероятностью рекомбинирует с образовавшейся заряженной ловушкой, нейтрализуя её. The diamond detector can operate in two modes: measurement mode and depolarization mode. In the measurement mode, a bias voltage is applied to the diamond detector, while the light source is turned off. The diamond detector registers ionizing particles, and a polarization charge is accumulated in the diamond plate. In the depolarization mode, the bias voltage on the diamond plate is reduced to zero, and the light source is turned on. The radiation from the light source enters the diamond plate. Light absorption occurs with the participation of traps, the energy levels of which are located in the forbidden zone of the diamond. Upon absorption of light, charged traps are neutralized with the formation of electrons in the conduction band of the diamond. The resulting conduction electrons, drifting in the polarization field, recombine with positively charged traps. Also, the radiation of the light source is absorbed by the electrons of the valence band, while they pass to the levels of traps. If an electron of the valence band is captured by a charged trap, then the trap is neutralized, and the resulting hole drifts in the polarization field and recombines with the negatively charged trap. If an electron of the valence band is captured by a neutral trap, then the trap is charged negatively and a free hole is formed. However, in this case, due to the absence of bias voltage, the separation of the formed charges does not occur, and the free hole recombines with a high probability with the formed charged trap, neutralizing it.

В прототипе алмазного детектора отсутствует источник света. Согласно известным способам деполяризации, деполяризация алмазной пластины может проводиться при отключённом напряжении смещения за счёт воздействия регистрируемого ионизирующего излучения. Механизм деполяризации аналогичен описанному выше, с тем отличием, что при воздействии излучения источника света происходит возбуждение ловушек, тогда как при воздействии ионизирующего излучения в основном происходит биполярная генерация свободных носителей заряда. Образовавшиеся носители заряда дрейфуют в поле поляризации и рекомбинируют с заряженными ловушками. There is no light source in the prototype diamond detector. According to the known methods of depolarization, the depolarization of the diamond plate can be carried out with the bias voltage turned off due to the action of the registered ionizing radiation. The depolarization mechanism is similar to that described above, with the difference that when exposed to radiation from a light source, traps are excited, while when exposed to ionizing radiation, bipolar generation of free charge carriers mainly occurs. The resulting charge carriers drift in the polarization field and recombine with charged traps.

Основным недостатком известных способов деполяризации является большая длительность процесса деполяризации. В настоящее время в блоках регистрации ионизирующих излучений на основе алмазных детекторов длительность деполяризации, необходимая для обеспечения работоспособности детекторов, составляет не менее 20% от длительности измерений. The main disadvantage of the known methods of depolarization is the long duration of the depolarization process. At present, in blocks for the registration of ionizing radiation based on diamond detectors, the duration of depolarization required to ensure the operability of the detectors is at least 20% of the duration of measurements.

При деполяризации с использованием источника света есть возможность варьировать интенсивность света, тем самым управляя процессом деполяризации. Высокая интенсивность света обеспечивает высокую эффективность деполяризации по сравнению с деполяризацией ионизирующим излучением. Это позволяет значительно уменьшить длительность деполяризации за счёт использования источника света и, тем самым, увеличить длительность работы алмазного детектора в режиме измерения.When depolarizing using a light source, it is possible to vary the light intensity, thereby controlling the depolarization process. High light intensity provides a high depolarization efficiency compared to ionizing radiation depolarization. This makes it possible to significantly reduce the duration of depolarization due to the use of a light source and, thereby, to increase the duration of the operation of the diamond detector in the measurement mode.

По результатам экспериментов даже в случае сильной поляризации (при уменьшении эффективности сбора зарядов алмазного детектора в два – три раза) алмазная пластина полностью деполяризуется под действием света в 5 – 10 раз быстрее, чем при воздействии регистрируемого ионизирующего излучения. Следовательно, использование источника света для деполяризации обеспечит увеличение длительности измерений алмазного детектора на 20 – 25%, что, в свою очередь, обеспечит увеличение точности измерений характеристик ионизирующих излучений на 10 – 20%.According to the results of experiments, even in the case of strong polarization (with a decrease in the collection efficiency of the diamond detector charges by two to three times), the diamond plate is completely depolarized under the action of light 5 - 10 times faster than under the action of the registered ionizing radiation. Consequently, the use of a light source for depolarization will provide an increase in the duration of measurements of the diamond detector by 20 - 25%, which, in turn, will provide an increase in the accuracy of measurements of the characteristics of ionizing radiation by 10 - 20%.

Таким образом, предлагаемый алмазный детектор благодаря использованию излучения источника света для деполяризации алмазной пластины обеспечивает уменьшение длительности деполяризации и увеличение длительности измерений характеристик ионизирующих излучений. Это позволяет увеличить точность измерения характеристик ионизирующих излучений на 10 – 20% по сравнению с прототипом – алмазным детектором, в котором, согласно известным способам, деполяризация может проводиться путем снятия напряжения смещения за счёт воздействия регистрируемого ионизирующего излучения.Thus, the proposed diamond detector, due to the use of radiation from a light source for depolarizing a diamond plate, provides a decrease in the duration of depolarization and an increase in the duration of measurements of the characteristics of ionizing radiation. This makes it possible to increase the accuracy of measuring the characteristics of ionizing radiation by 10 - 20% in comparison with the prototype - a diamond detector, in which, according to known methods, depolarization can be carried out by removing the bias voltage due to the action of the registered ionizing radiation.

Claims (1)

Алмазный детектор ионизирующих излучений, состоящий из подложки, алмазной пластины, двух контактных электродов, расположенных на гранях алмазной пластины, выводов для подачи напряжения смещения и съёма выходного сигнала, присоединённых к контактным электродам, отличающийся тем, что в непосредственной близости от алмазной пластины установлен источник света, оптически связанный с алмазной пластиной.A diamond detector of ionizing radiation, consisting of a substrate, a diamond plate, two contact electrodes located on the edges of the diamond plate, leads for supplying a bias voltage and picking up an output signal connected to the contact electrodes, characterized in that a light source is installed in the immediate vicinity of the diamond plate optically associated with a diamond plate.
RU2020124311A 2020-07-22 2020-07-22 Diamond ionizing radiation detector RU2744317C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020124311A RU2744317C1 (en) 2020-07-22 2020-07-22 Diamond ionizing radiation detector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020124311A RU2744317C1 (en) 2020-07-22 2020-07-22 Diamond ionizing radiation detector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2744317C1 true RU2744317C1 (en) 2021-03-05

Family

ID=74857813

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020124311A RU2744317C1 (en) 2020-07-22 2020-07-22 Diamond ionizing radiation detector

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2744317C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1217105A1 (en) * 1984-07-09 1996-09-20 В.И. Петров Detector of pulsed ionizing emissions
RU2231808C1 (en) * 2002-12-23 2004-06-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт импульсной техники" Ionization dosimeter on the basis of diamond detector
US20080061235A1 (en) * 2004-09-03 2008-03-13 Commissariat A L'energie Atomique Detecting Device Based on a Synthetic Diamond
CN109192794A (en) * 2018-09-12 2019-01-11 哈尔滨工业大学 Enhanced interdigital electrode diamond ultraviolet detector of backboard and preparation method thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1217105A1 (en) * 1984-07-09 1996-09-20 В.И. Петров Detector of pulsed ionizing emissions
RU2231808C1 (en) * 2002-12-23 2004-06-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт импульсной техники" Ionization dosimeter on the basis of diamond detector
US20080061235A1 (en) * 2004-09-03 2008-03-13 Commissariat A L'energie Atomique Detecting Device Based on a Synthetic Diamond
CN109192794A (en) * 2018-09-12 2019-01-11 哈尔滨工业大学 Enhanced interdigital electrode diamond ultraviolet detector of backboard and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Luke Single‐polarity charge sensing in ionization detectors using coplanar electrodes
Voronov et al. Many-photon ionization of the xenon atom by ruby laser radiation
Fite et al. Ionization and charge transfer in proton-hydrogen atom collisions
Hughes Geminate Recombination of X‐Ray Excited Electron—Hole Pairs in Anthracene
RU2744317C1 (en) Diamond ionizing radiation detector
Pereverzev Detecting low-energy interactions and the effects of energy accumulation in materials
Mahmood et al. Investigation of ghosting recovery mechanisms in selenium X-ray detector structures for mammography
Pohl 3D-Silicon and Passive CMOS Sensors for Pixel Detectors in High Radiation Environments
Cazzaniga et al. Charge collection uniformity and irradiation effects of synthetic diamond detectors studied with a proton micro-beam
Dahn et al. Correlation between x-ray absorption and chemical potential measurements in lithium intercalated carbons
Kassel The rate dependent radiation induced signal degradation of diamond detectors
CN117939893A (en) A method for improving the long-term working stability of perovskite photodetectors in the light state
Dean et al. Bombardment Conductivity and Photoconductivity in Rhombic Sulphur
Cola et al. A study of the electrical and charge-collection properties of semi-insulating GaAs detectors
Zha et al. The analysis of X-ray response of CdZnTe detectors
Cola et al. Electric field distribution and charge transport properties in diode-like CdTe X-ray detectors
Facchini et al. Radiation tests on solid state cameras for instrumentation
Kondrik Effect of defects originating under the proton irradiation on the electrophysical and detector properties of CdTe: Cl and CdZnTe
RU2821300C2 (en) Thermal neutron diamond detector
Fernandez-Hernando et al. Development of a beam condition monitor for use in experiments at the CERN large hadron collider using synthetic diamond
Fujita et al. Single photoelectron spin detection and angular momentum transfer in a gate defined quantum dot
Srivastava Characteristics of thin p-MCz Si Microstrip Detector Irradiated upto a mixed fluence of 1017neq./cm2for the FCC
Ayalew et al. Direct current mode neutron detection, investigation of polarization effect on 500µm single crystal CVD diamond detector, and depolarization techniques
Belostotsky et al. Polarization in inclusive scattering of protons from nuclei at 1 GeV
Dachs Radiation Hardness Characterization of CMOS sensors for the ATLAS ITK Pixel at HL-LHC and Future Trackers