Влияние облучения на энергетическое разрешение кремниевых планарных детекторов
Экспериментально исследовано радиационное воздействие в широком диапазоне доз ускоренных электронов на энергетическое разрешение планарных кремниевых детекторов. Детекторы облучались электронами с энергией 25 МэВ на ускорителе «ЭПОС» ННЦ ХФТИ. В результате экспериментальных исследований получены дан...
Saved in:
| Published in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Date: | 2015 |
| Main Authors: | , , , , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2015
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/112382 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Влияние облучения на энергетическое разрешение кремниевых планарных детекторов / Г.П. Васильев, А.С. Деев, А.А. Каплий, С.К. Киприч, Н.И. Маслов, В.Д. Овчинник, С.М. Потин, М.Ю. Шулика, В.И. Яловенко // Вопросы атомной науки и техники. — 2015. — № 6. — С. 114-119. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860262737277353984 |
|---|---|
| author | Васильев, Г.П. Деев, А.С. Каплий, А.А. Киприч, С.К. Маслов, Н.И. Овчинник, В.Д. Потин, С.М. Шулика, М.Ю. Яловенко, В.И. |
| author_facet | Васильев, Г.П. Деев, А.С. Каплий, А.А. Киприч, С.К. Маслов, Н.И. Овчинник, В.Д. Потин, С.М. Шулика, М.Ю. Яловенко, В.И. |
| citation_txt | Влияние облучения на энергетическое разрешение кремниевых планарных детекторов / Г.П. Васильев, А.С. Деев, А.А. Каплий, С.К. Киприч, Н.И. Маслов, В.Д. Овчинник, С.М. Потин, М.Ю. Шулика, В.И. Яловенко // Вопросы атомной науки и техники. — 2015. — № 6. — С. 114-119. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| description | Экспериментально исследовано радиационное воздействие в широком диапазоне доз ускоренных электронов на энергетическое разрешение планарных кремниевых детекторов. Детекторы облучались электронами с энергией 25 МэВ на ускорителе «ЭПОС» ННЦ ХФТИ. В результате экспериментальных исследований получены данные о деградации энергетического разрешения детекторов при облучении, а также получены данные об изменении энергетического разрешения облученных детекторов с различным исходным энергетическим разрешением. Исследования проведены на созданных в ХФТИ неохлаждаемых Si-детекторах и считывающей спектрометрической электронике. Полученные результаты будут использованы для разработки и создания детекторов и детектирующих систем для АЭС и других применений.
Експериментально досліджено радіаційний вплив в широкому діапазоні доз прискорених електронів на енергетичну роздільну здатність планарних кремнієвих детекторів. Детектори опромінювалися електронами з енергією 25 МеВ на прискорювачі «ЕПОС» ННЦ ХФТІ. У результаті експериментальних досліджень отримані дані про деградацію енергетичної роздільної здатності детекторів при опроміненні, а також отримані дані про зміну енергетичної роздільної здатності опромінених детекторів з різною початковою енергетичною роздільною здатністю. Дослідження проведені на створених в ННЦ ХФТІ неохолоджуваних Sі-детекторах і зчитувальній спектрометричній електроніці. Отримані результати будуть використані для розробки і створення детекторів і детектуючих систем для АЕС та інших застосувань.
The radiation impact of accelerated electrons on the energy resolution of the planar silicon detectors experimentally investigated. The detectors were irradiated by electrons with energy 25 MeV using “EPOS” linac of NSC KIPT. As a result of experimental studies data were obtained on the degradation of the detector energy resolution under irradiation, as well as obtained experimental data about changes of energy resolution of the irradiated detectors with different initial energy resolution. Research conducted on the uncooled Si-detectors and readout spectrometric electronics developed and produced at NSC KIPT. The results will be used for development and manufacturing the detectors and detection systems for nuclear power plants and other applications.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:57:30Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2015. №6(100) 114
ДЕТЕКТОРЫ И ДЕТЕКТИРОВАНИЕ ЯДЕРНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ
УДК 539.1.074.5: 620.179.152
ВЛИЯНИЕ ОБЛУЧЕНИЯ НА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ РАЗРЕШЕНИЕ
КРЕМНИЕВЫХ ПЛАНАРНЫХ ДЕТЕКТОРОВ
Г.П. Васильев, А.С. Деев, А.А. Каплий, С.К. Киприч, Н.И. Маслов, В.Д. Овчинник,
С.М. Потин, М.Ю. Шулика, В.И. Яловенко
Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт»,
Харьков, Украина
E-mail: nikolai.maslov@kipt.kharkov.ua
Экспериментально исследовано радиационное воздействие в широком диапазоне доз ускоренных элек-
тронов на энергетическое разрешение планарных кремниевых детекторов. Детекторы облучались электро-
нами с энергией 25 МэВ на ускорителе «ЭПОС» ННЦ ХФТИ. В результате экспериментальных исследова-
ний получены данные о деградации энергетического разрешения детекторов при облучении, а также получе-
ны данные об изменении энергетического разрешения облученных детекторов с различным исходным энер-
гетическим разрешением. Исследования проведены на созданных в ХФТИ неохлаждаемых Si-детекторах и
считывающей спектрометрической электронике. Полученные результаты будут использованы для разработ-
ки и создания детекторов и детектирующих систем для АЭС и других применений.
ВВЕДЕНИЕ
Наиболее важной характеристикой детектирую-
щей системы, в том числе и на основе неохлаждае-
мых планарных кремниевых детекторов (ПКД), яв-
ляется энергетическое разрешение. Детектирующие
системы на базе ПКД в настоящее время получили
широкое распространение и используются в ядерно-
физических исследованиях и для решения различ-
ных прикладных задач [1 - 4]. В физике высоких
энергий, например в Европейском Центре Ядерных
Исследований (CERN, Женева, Швейцария), внут-
ренние трековые системы четырех самых крупных
детекторов (СMS, ATLAS, ALICE, LHCb) созданы
на основе одноканальных и многоканальных пла-
нарных кремниевых детекторов площадью десятки
квадратных метров и более миллиона детектирую-
щих каналов в каждом [1, 5]. ПКД применяются
также в ядерно-физических исследованиях и ядер-
ной энергетике, в изделиях ядерной медицины, в
промышленности в системах неразрушающего кон-
троля [6 - 8].
При регистрации излучений планарным кремни-
евым детектором в детекторе и элементах спектро-
метрической электроники образуются радиационные
дефекты, в результате чего характеристики детекти-
рующих систем ухудшаются. По этой причине спек-
трометрическую электронику считывания распола-
гают как можно дальше от источника регистрируе-
мого излучения. Но даже в том случае, если спек-
трометрическая электроника защищена абсолютно и
не повреждается, измерения энергетического рас-
пределения при определенных дозах делаются не-
возможными или затрудняются. Объясняется это
тем, что при образовании радиационных дефектов
увеличивающийся ток утечки ПКД вызывает необ-
ходимость подстройки или изменения спектромет-
рической электроники считывания. По этой причине
измерения энергетического разрешения искажаются
и определяются не только ухудшением характери-
стик ПКД, которые изменились после облучения, но
и несогласованностью между характеристиками де-
тектора и характеристиками спектрометрической
электроники считывания. С целью контроля досто-
верности измерений энергетического разрешения
облучаемого кремниевого планарного детектора,
необходимо одновременное измерение других ха-
рактеристик ПКД и подстройка или изменение спек-
трометрической электроники считывания даже в том
случае, если спектрометрическая электроника не
повреждается излучением.
По указанным причинам, для измерения энер-
гетического разрешения облучаемого в широком
диапазоне доз планарного кремниевого детектора на
начальных этапах облучения применяется разрабо-
танная ранее спектрометрическая электроника счи-
тывания [9] (DС-схема), а также электроника счи-
тывания, разработанная для измерений энергетиче-
ского разрешения при больших дозах облучения
(АС-схема).
1. ИЗМЕРЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО
РАЗРЕШЕНИЯ ПРИ НАЧАЛЬНЫХ ДОЗАХ
1.1. Определение дозы облучения детекторов.
Для определения поперечного распределения
пучка ускоренных электронов был использован эф-
фект потемнения стекла. Фотометрирование стекла
позволяет оценить оптимальную область размеще-
ния облучаемых образцов и рассчитать дозу облуче-
ния.
Поглощенная доза в облучаемом детекторе опре-
делялась по потерям энергии электронов и инте-
гральным плотностям потока электронов. Плотность
потока электронов в этом случае определяется по
току ускоренных электронов, измеряемому пролет-
ным магнитоиндукционным датчиком, и измерен-
ным поперечным распределениям пучка ускоренных
электронов. Отклонение плотности потока электро-
mailto:nikolai.maslov@kipt.kharkov.ua
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2015. №6(100) 115
нов от максимального значения вблизи оси на пло-
щади около (10×10) см2 менее 10%.
На Рис. 1. показаны результаты фотометрирова-
ния стекла после облучения на ускорителе «ЭПОС».
Рис. 1. Результаты фотометрирования стекла
после облучения на ускорителе «ЭПОС»
Для определения дозы облучения использовались
дозиметры Harwell Red 4034 [10] и Riso В3 [11].
Дозиметры Harwell Red 4034 изготовлены из
чувствительного к излучению полиметилметакрила-
та (ПММА) в виде оптически прозрачных модулей,
индивидуально запечатанных в ламинированных
пакетах. Получаемое при облучении радиационно-
индуцированное потемнение измеряется с помощью
спектрофотометра UVmini-1 240 UV-Vis Spectropho-
tometer. Дозиметр Harwell Red 4034 имеет функцио-
нальный диапазон измеряемых доз 5…50 кГр =
0,5…5 Mрад.
Пластиковый (polyvinyl butyral) пленочный до-
зиметр Riso В3 − бесцветная гибкая пластиковая
пленка, меняет свой цвет под воздействием облуче-
ния [11]. Радиационно-индуцированный цвет анали-
зировался на планшетном сканере, аналогичном
описанному в [12]. При анализе используется про-
граммный пакет, который использует базу пленок,
облученных точными дозами электронов в диапа-
зоне 1…100 кГр = 0,1…10 Mрад.
1.2. Спектрометрическая электроника считы-
вания для измерения энергетического разреше-
ния при облучении неохлаждаемых планарных
кремниевых детекторов при начальных дозах
облучения.
Для измерения энергетического разрешения не-
охлаждаемых ПКД разработана и изготовлена одно-
канальная спектрометрическая электроника считы-
вания. Зарядочувствительный предварительный уси-
литель (ЗПУ) способен работать с неохлаждаемыми
планарными детекторами емкостью до 100 пФ и
входным током до 10 нА. ЗПУ выполнен в виде уси-
лителя постоянного тока с коэффициентом усиления
с разомкнутой обратной связью не менее 80 дБ и
частотой единичного усиления не менее 200 МГц.
На входе ЗПУ стоит полевой транзистор с током
затвора не более 10 пА (при температуре 25°С) и
высокой крутизной ≈ 22 мА/В, что обеспечивает
очень низкий шум 0,8 нВ⋅Гц-1/2 на частоте 100 кГц,
приведенный к входу ЗПУ (с нулевой емкостью на
входе). Коэффициент передачи усилителя не менее
1 В/пКл. Типичное время нарастания сигнала
10…90% на выходе ЗПУ не превышает 50 нс при
2 пФ емкости детектора. Динамический диапазон
сигналов на выходе не менее 2 В.
Ранее для считывания сигналов в условиях, не
повреждающих ПКД (низкие допороговые энергии
излучения или малые интенсивности излучения),
применялось прямое подсоединение детектора к
ЗПУ, без соединительного конденсатора direct cur-
rent (DC). С использованием DC-подсоединения бы-
ли получены предельные значения энергетического
разрешения для неохлаждаемых детекторов менее
1 кэВ [9] (см. Рис. 2).
Рис. 2. Тестовое измерение необлученного
детектора с DC-подключением. FWHM ~ 1 кэВ
На Рис. 3 показана схема direct current (DC) под-
ключения ПКД к ЗПУ для получения предельного
энергетического разрешения.
Рис. 3. Схема direct current (DC) подключения
ПКД к ЗПУ для получения предельного энергетиче-
ского разрешения
Взаимодействие ускоренных электронов с ПКД
приводит к возникновению дефектов в структуре его
кристаллической решетки, и в большинстве случаев
эти повреждения возрастают пропорционально дозе
облучения. Дефекты кристаллической решетки в
значительной степени ведут к увеличению тока
утечки детектора, что, в свою очередь, ведет к ухуд-
шению энергетического разрешения. Увеличенный
обратный ток детектора ведет к увеличению смеще-
ния на затворе входного полевого транзистора ЗПУ
и как следствие – к прекращению работы системы
считывания.
2. ИЗМЕРЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО
РАЗРЕШЕНИЯ В ШИРОКОМ
ДИАПАЗОНЕ ДОЗ ОБЛУЧЕНИЯ
2.1. Спектрометрическая электроника считы-
вания для измерения энергетического разреше-
ния при облучении планарных кремниевых де-
текторов в широком диапазоне доз.
Решением проблемы блокировки считывающей
электроники увеличивающимся током утечки при
облучении является подключение ПКД к ЗПУ с от-
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2015. №6(100) 116
сечкой постоянного тока по схеме Alternating current
(AC), (см. Рис. 4).
Рис. 4. Схема AC-считывания для измерения
энергетического разрешения облучаемых ПКД
в широком интервале доз
Параметры входа АС-системы считывания (ве-
личина нагрузочного сопротивления и величина со-
противления фильтра питания) были определены
при дозе 230 крад сравнением с DC-системой счи-
тывания по измеряемым величинам энергетического
разрешения. В таблице приведены результаты изме-
рений энергетического разрешения детекторов
(FWHM) по линии излучения 241Am (59,54 кэВ) для
двух типов подключения (DC и AC) после облучения
дозой 230 крад.
Детекторы
Ток (nA)
утечки
при 40 В
FWHM
(кэВ)
схема
DC
FWHM
(кэВ)
схема
АC
H27 (230 крад) 17,29 3,16 3,19
H28 (230 крад) 17,96 - 3,15
H30 (230 крад) 14,3 2,68 2,9
X31 (230 крад) 16,83 3,1 3,25
H42 (0 крад) 0,27 1,5 1,62
Inten (0 крад) 0,34 1,52 1,56
Как видно из таблицы (и из Рис. 5 и 6), величины
измеряемого энергетического разрешения системами
считывания АС и DC хорошо согласуются при дозе
облучения детектора 230 крад.
Результаты измерений двух типов подключений,
приведенные в таблице, показывают, что система
подключения АС считывает сигналы со всех детек-
торов. Величины энергетических разрешений, изме-
ренные с использованием двух типов подключения –
DC и AC, близки.
Рис 5. Спектр изотопного источника излучения
241Am, полученный с использованием детектора
Н27, облученного дозой 230 крад. Спектр измерен с
применением DC-подключения. FWHM = 3,16 кэВ
Рис 6. Спектр изотопного источника излучения
241Am, полученный с использованием детектора
Н27, облученного дозой 230 крад. Спектр измерен с
применением АC-подключения. FWHM = 3,19 кэВ
На Рис 5 и 6 представлены спектры изотопного
источника излучения 241Am, полученные с использо-
ванием ПКД Н27, облученного дозой 230 крад.
Энергетические разрешения, измеренные по ли-
нии излучения 241Am (59,54 кэВ) двумя типами под-
ключений – DC и AC, хорошо согласуются.
2.2. Измерение энергетического разрешения
при облучении планарных кремниевых детекто-
ров в широком диапазоне доз.
Параметры входа АС-системы считывания (ве-
личина нагрузочного сопротивления и величина со-
противления фильтра питания) были определены
при дозе 230 крад сравнением с DC-системой счи-
тывания по измеряемым величинам энергетического
разрешения.
Однако, после следующего облучения детектора
дозой 1300 крад результаты измерений показали,
что снова необходима подстройка входных парамет-
ров АC-системы считывания.
а
б
Рис. 7. Вольт-амперная характеристика актив-
ной области детектора Н27 после облучения доза-
ми 230 крад (а) и 1530 крад (б)
На Рис. 7 и 8 показаны результаты измерений
прироста токов утечки и результаты измерений АC-
системой считывания энергетического разрешения
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2015. №6(100) 117
для детектора Н27 после облучения суммарной до-
зой 1530 крад.
Рис. 8. Результаты измерений AC-системой счи-
тывания энергетического разрешения для детек-
тора Н27 после облучения общей дозой 1530 крад.
Энергетическое разрешение 20,7 кэВ (FWHM)
по линии 59,54 кэВ источника 241Am
Из Рис. 7 и 8 видно, что при рабочем напряже-
нии детектора 40 В ток детектора увеличился в 6 раз
и энергетическое разрешение при этом увеличилось
в 6,5 раза (см. Рис. 6 и 8). Это противоречит ожида-
емой зависимости энергетического разрешения де-
тектора от его тока утечки, близкой к корневой зави-
симости [13, 14]. Значительное увеличение тока
утечки детектора и уменьшение его обратного со-
противления привело к несогласованности с вход-
ными параметрами АС-системы считывания.
После приведения резисторов входа АС-системы
считывания в соответствие с измененным током
утечки детектора (и его сопротивлением) энергети-
ческое разрешение уменьшилось до 7,16 кэВ
(Рис. 9).
Рис. 9. Результаты измерений энергетического
разрешения для детектора Н27 при дозе облучения
1530 крад после изменения входных сопротивлений
АC-системы считывания. Энергетическое разре-
шение 7,16 кэВ (FWHM) по линии 59,54 кэВ изотоп-
ного источника 241Am
В результате изменения входных сопротивлений
АC-системы считывания, измеренное энергетиче-
ское разрешение близко к ожидаемому значению
при зависимости энергетического разрешения от
тока утечки, близкой к корневой.
2.3. Результаты измерения энергетического
разрешения неохлаждаемых планарных кремни-
евых детекторов с разным начальным энергети-
ческим разрешением.
Используя оптимизированную АС-систему счи-
тывания, было исследовано радиационное влияние
ускоренных электронов при суммарной дозе облуче-
ния 1530 крад на энергетическое разрешение пяти
планарных кремниевых детекторов с разным
начальным энергетическим разрешением. Началь-
ные энергетические разрешения облучаемых ПКД
имели значения от 1,06 до 2,15 кэВ. На Рис. 10 и 11
приведены результаты измерений энергетического
разрешения (FWHM) и токов утечки детектора Х31
при облучении его ускоренными электронами до
суммарной дозы 1530 крад.
Рис. 10. Энергетическое разрешение (FWHM) де-
тектора Х31 при облучении его ускоренными элек-
тронами до суммарной дозы 1530 крад. Энергети-
ческое разрешение необлученного детектора со-
ставляет 1,06 кэВ
Рис. 11. Токи утечки (ВАХ) активной области де-
тектора Х31 при облучении его ускоренными элек-
тронами суммарной дозой 1530 крад
На Рис. 12 и 13 приведены результаты измерений
энергетического разрешения (FWHM) и токов утеч-
ки детектора Н28 при облучении его ускоренными
электронами до суммарной дозы 1530 крад. Началь-
ное энергетическое разрешение 1,42 кэВ.
Рис. 12. Энергетическое разрешение (FWHM)
детектора Н28 при облучении его ускоренными
электронами до суммарной дозы 1530 крад.
Энергетическое разрешение необлученного
детектора составляет 1,42 кэВ
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2015. №6(100) 118
Рис. 13. Токи утечки (ВАХ) активной области де-
тектора Н28 при облучении его ускоренными элек-
тронами суммарной дозой 1530 крад
На Рис. 14 и 15 приведены результаты измерений
энергетического разрешения (FWHM) и токов утеч-
ки детектора А1 с максимальным начальным энер-
гетическим разрешением при облучении его уско-
ренными электронами до суммарной дозы
1530 крад.
Рис. 14. Энергетическое разрешение (FWHM) де-
тектора А1 при облучении его ускоренными элек-
тронами до суммарной дозы 1530 крад.
Энергетическое разрешение необлученного
детектора составляет 2,15 кэВ
Рис. 15. Токи утечки (ВАХ) активной области де-
тектора А1 при облучении его ускоренными элек-
тронами суммарной дозой 1530 крад
Как видно из рисунков, после облучения суммар-
ной дозой 1530 крад величина энергетического раз-
решения для детектора с максимальным начальным
энергетическим разрешением (см. детектор А1,
Рис. 14) отличается от величины энергетического
разрешения первого детектора (см. детектор Х31,
Рис. 10) не более чем на 30%. Для четырех детекто-
ров с начальными энергетическими разрешениями
от 1,06 до 1,42 кэВ после облучения энергетические
разрешения практически равны. Сглаживающий
эффект при облучении можно объяснить двумя при-
чинами. Первая причина заключается в том, что
энергетическое разрешение при облучении увеличи-
вается меньше, чем токи утечки. Это происходит
потому, что ток утечки входит в соотношение для
шума детектора и предварительного усилителя сле-
дующим образом [13, 14]:
( )
+⋅++⋅
++⋅
= 2
2
22
2
2 4442
8
CACekTRi
R
kTIqeQ fnasna
p
den τ
τ ,
где e − основание натуральных логарифмов; qe −
заряд электрона; Id − ток утечки детектора; k − кон-
станта Больцмана; T − абсолютная температура; Rp
− эквивалентное входное параллельное сопротивле-
ние; ina − спектральная плотность шума входного
тока предварительного усилителя; τ − время форми-
рования сигнала; Rs − эквивалентное входное после-
довательное сопротивление; ena − спектральная
плотность шума входного напряжения предвари-
тельного усилителя; C − суммарная входная ем-
кость; Af − спектральная плотность шумов вида 1/f.
Для дробового шума детектора в единицах заря-
да на входе предварительного усилителя часто ис-
пользуют упрощенное соотношение:
,qI2 фq τ=σ
где q − заряд электрона; I − ток утечки детектора;
τф − время формирования сигнала в усилителе.
Это упрощенное соотношение, близкое к корне-
вой зависимости, наглядно демонстрирует сглажи-
вающий эффект при облучении.
Другая причина сглаживающего эффекта при об-
лучении заключается в особенности дефектообразо-
вания в планарных детекторах и, как следствие, в
особенности изменения тока утечки в результате
облучения ПКД. Как было показано ранее в работе
[5], дополнительные поверхностные токи утечки,
возникающие в результате погрешностей технологи-
ческого процесса при производстве планарных де-
текторов, не увеличиваются при облучении детекто-
ров. Поэтому поверхностные токи утечки оказыва-
ются сравнительно малыми по сравнению с объем-
ными токами утечки, возникающими в результате
облучения материала детектора.
ВЫВОДЫ
Выполнено экспериментальное исследование ра-
диационного воздействия на энергетическое разре-
шение неохлаждаемых планарных кремниевых де-
текторов (ПКД) с разным начальным энергетиче-
ским разрешением. Разработана методика и спек-
трометрическая электроника для считывания сигна-
ла с ПКД при облучении в широком интервале доз.
Планарные кремниевые детекторы облучались на
ускорителе «ЭПОС» Института физики высоких
энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ электронами
с энергией 25 МэВ в диапазоне доз от 0 до 1530
крад.
Показано, что:
- для измерения реального энергетического раз-
решения ПКД необходимо после облучения опреде-
ленными дозами приведение в соответствие вход-
ных параметров электроники считывания с изме-
ненными после облучения параметрами ПКД;
- после облучения ПКД суммарной дозой
1530 крад уверенно регистрируется неохлаждаемым
детектором линия излучения 59,54 кэВ изотопного
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2015. №6(100) 119
источника 241Am с энергетическим разрешением
7 кэВ;
- при облучении детекторов сглаживается отли-
чие в величинах энергетического разрешения для
детекторов с разным начальным энергетическим
разрешением. Объясняется сглаживающий эффект
при облучении преимущественным образованием
радиационных дефектов в объеме материала детек-
тора и зависимостью энергетического разрешения
детектора от его тока утечки, близкой к корневой.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. K. Aamodt, N. Maslov, et al. The ALICE Collabo-
ration, The ALICE Experiment at the CERN LHC,
2008_JINST_3_S08002, 245 p.
2. Г.Л. Бочек, А.С. Головаш, А.В. Косинов и др.
Сдвоенный кремниевый детектор для регистра-
ции бета-частиц в условиях гамма-излучения //
Известия РАН, сер. физ. 2005, т. 69, № 11,
с. 1558-1561.
3. Г.П. Васильев, В.К. Волошин, С.К. Киприч,
Н.И. Маслов и др. Герметизированные модули
кремниевых детекторов ионизирующего излучения
// ВАНТ. Серия «Ядерно-физические исследова-
ния». 2010, № 3, с. 200-204.
4. Г.Л. Бочек, Н.И. Маслов, С.В. Наумов и др. Ре-
гистрация заряженных частиц в условиях фона
гамма-излучения // Поверхность. Рентгенов-
ские, синхротронные и нейтронные исследова-
ния. 2005, № 4, с. 68-71.
5. N. Maslov, A.P. de Haas, P. Kuijer, et al. Radiation
tolerance of single-sided microstrip detector with
Si3N4 insulator // ALICE/PUB 98-24, 5 Nov. 1998.
6. В.И. Кулибаба, А.А. Мазилов, Н.И. Маслов.
О возможности регистрации β-излучения SI-
детекторами в зоне чернобыльской аварии //
ВАНТ. Серия «Ядерно-физические исследования».
2006, № 3, с. 140-141.
7. Н.И. Айзацкий, В.И. Кулибаба, Н.И. Маслов и
др. Система для измерения профиля пучка гам-
ма-квантов и электронов по распределению по-
верхностной b-активности // ВАНТ. Серия «Ядер-
но-физические исследования». 2010, № 3, с. 180-
183.
8. Г.П. Васильев, В.К. Волошин, А.С. Деев и др.
Определение дозы излучения двухканальным
спектрометром в диапазоне энергий 0,005…1
МэВ // ВАНТ. Серия «Ядерно-физические исследо-
вания». 2012, №4, с. 205-209.
9. Г.П. Васильев, В.К. Волошин, А.С. Деев и др.
Измерение энергии излучения спектрометри-
ческими системами на основе неохлаждаемых
кремниевых детекторов // Поверхность. Рентге-
новские, синхротронные и нейтронные исследо-
вания, 2014, № 4, с.94-100.
10. www.harwell-dosimeters.co.uk/harwell-red-4034/
11. http://www.nutech.dtu.dk/english/Products-and-
Services/Dosimetry/HDRL
12. J. Helt-Hansen, A. Miller. Assessment of dose
measurement uncertainty using RisøScan // Radiat.
Phys. Chem. 2006, v. 75, р. 1101-1106.
13. A.S. Grove. Physics and Technics of Semiconductor
Devices. New York, Wiley, 1967, Ch. 6, p. 176-
177.
14. Helmuth Spieler. Semiconductor detector systems.
Oxford University press. 2005, p. 147.
Статья поступила в редакцию 26.10.2015
EFFECT OF IRRADIATION ON THE ENERGY RESOLUTION OF SILICON PLANAR DETECTORS
G.P. Vasilyev, A.S. Deiev, A.A. Kapliy, S.K. Kiprich, N.I. Maslov, V.D. Ovchinnik, S.M. Potin,
M.Y. Shulika, V.I. Yalovenko
The radiation impact of accelerated electrons on the energy resolution of the planar silicon detectors experi-
mentally investigated. The detectors were irradiated by electrons with energy 25 MeV using “EPOS” linac of NSC
KIPT. As a result of experimental studies data were obtained on the degradation of the detector energy resolution
under irradiation, as well as obtained experimental data about changes of energy resolution of the irradiated detec-
tors with different initial energy resolution. Research conducted on the uncooled Si-detectors and readout spectro-
metric electronics developed and produced at NSC KIPT. The results will be used for development and manufac-
turing the detectors and detection systems for nuclear power plants and other applications.
ВПЛИВ ОПРОМІНЕННЯ НА ЕНЕРГЕТИЧНУ РОЗДІЛЬНУ ЗДАТНІСТЬ КРЕМНІЄВИХ
ПЛАНАРНИХ ДЕТЕКТОРІВ
Г.П. Васильєв, А.С. Деєв, А.А. Каплій, С.К. Кіпріч, М.І. Маслов, В.Д. Овчинник, С.М. Потін,
М.Ю. Шуліка, В.І. Яловенко
Експериментально досліджено радіаційний вплив в широкому діапазоні доз прискорених електронів на
енергетичну роздільну здатність планарних кремнієвих детекторів. Детектори опромінювалися електронами
з енергією 25 МеВ на прискорювачі «ЕПОС» ННЦ ХФТІ. У результаті експериментальних досліджень
отримані дані про деградацію енергетичної роздільної здатності детекторів при опроміненні, а також отри-
мані дані про зміну енергетичної роздільної здатності опромінених детекторів з різною початковою енерге-
тичною роздільною здатністю. Дослідження проведені на створених в ННЦ ХФТІ неохолоджуваних Sі-
детекторах і зчитувальній спектрометричній електроніці. Отримані результати будуть використані для роз-
робки і створення детекторів і детектуючих систем для АЕС та інших застосувань.
http://www.harwell-dosimeters.co.uk/harwell-red-4034/
http://www.nutech.dtu.dk/english/Products-and-Services/Dosimetry/HDRL
http://www.nutech.dtu.dk/english/Products-and-Services/Dosimetry/HDRL
УДК 539.1.074.5: 620.179.152
Библиографический список
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-112382 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:57:30Z |
| publishDate | 2015 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Васильев, Г.П. Деев, А.С. Каплий, А.А. Киприч, С.К. Маслов, Н.И. Овчинник, В.Д. Потин, С.М. Шулика, М.Ю. Яловенко, В.И. 2017-01-20T18:19:48Z 2017-01-20T18:19:48Z 2015 Влияние облучения на энергетическое разрешение кремниевых планарных детекторов / Г.П. Васильев, А.С. Деев, А.А. Каплий, С.К. Киприч, Н.И. Маслов, В.Д. Овчинник, С.М. Потин, М.Ю. Шулика, В.И. Яловенко // Вопросы атомной науки и техники. — 2015. — № 6. — С. 114-119. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/112382 539.1.074.5: 620.179.152 Экспериментально исследовано радиационное воздействие в широком диапазоне доз ускоренных электронов на энергетическое разрешение планарных кремниевых детекторов. Детекторы облучались электронами с энергией 25 МэВ на ускорителе «ЭПОС» ННЦ ХФТИ. В результате экспериментальных исследований получены данные о деградации энергетического разрешения детекторов при облучении, а также получены данные об изменении энергетического разрешения облученных детекторов с различным исходным энергетическим разрешением. Исследования проведены на созданных в ХФТИ неохлаждаемых Si-детекторах и считывающей спектрометрической электронике. Полученные результаты будут использованы для разработки и создания детекторов и детектирующих систем для АЭС и других применений. Експериментально досліджено радіаційний вплив в широкому діапазоні доз прискорених електронів на енергетичну роздільну здатність планарних кремнієвих детекторів. Детектори опромінювалися електронами з енергією 25 МеВ на прискорювачі «ЕПОС» ННЦ ХФТІ. У результаті експериментальних досліджень отримані дані про деградацію енергетичної роздільної здатності детекторів при опроміненні, а також отримані дані про зміну енергетичної роздільної здатності опромінених детекторів з різною початковою енергетичною роздільною здатністю. Дослідження проведені на створених в ННЦ ХФТІ неохолоджуваних Sі-детекторах і зчитувальній спектрометричній електроніці. Отримані результати будуть використані для розробки і створення детекторів і детектуючих систем для АЕС та інших застосувань. The radiation impact of accelerated electrons on the energy resolution of the planar silicon detectors experimentally investigated. The detectors were irradiated by electrons with energy 25 MeV using “EPOS” linac of NSC KIPT. As a result of experimental studies data were obtained on the degradation of the detector energy resolution under irradiation, as well as obtained experimental data about changes of energy resolution of the irradiated detectors with different initial energy resolution. Research conducted on the uncooled Si-detectors and readout spectrometric electronics developed and produced at NSC KIPT. The results will be used for development and manufacturing the detectors and detection systems for nuclear power plants and other applications. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Детекторы и детектирование ядерных излучений Влияние облучения на энергетическое разрешение кремниевых планарных детекторов Вплив опромінення на енергетичну роздільну здатність кремнієвих планарних детекторів Effect of irradiation on the energy resolution of silicon planar detectors Article published earlier |
| spellingShingle | Влияние облучения на энергетическое разрешение кремниевых планарных детекторов Васильев, Г.П. Деев, А.С. Каплий, А.А. Киприч, С.К. Маслов, Н.И. Овчинник, В.Д. Потин, С.М. Шулика, М.Ю. Яловенко, В.И. Детекторы и детектирование ядерных излучений |
| title | Влияние облучения на энергетическое разрешение кремниевых планарных детекторов |
| title_alt | Вплив опромінення на енергетичну роздільну здатність кремнієвих планарних детекторів Effect of irradiation on the energy resolution of silicon planar detectors |
| title_full | Влияние облучения на энергетическое разрешение кремниевых планарных детекторов |
| title_fullStr | Влияние облучения на энергетическое разрешение кремниевых планарных детекторов |
| title_full_unstemmed | Влияние облучения на энергетическое разрешение кремниевых планарных детекторов |
| title_short | Влияние облучения на энергетическое разрешение кремниевых планарных детекторов |
| title_sort | влияние облучения на энергетическое разрешение кремниевых планарных детекторов |
| topic | Детекторы и детектирование ядерных излучений |
| topic_facet | Детекторы и детектирование ядерных излучений |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/112382 |
| work_keys_str_mv | AT vasilʹevgp vliânieoblučeniânaénergetičeskoerazrešeniekremnievyhplanarnyhdetektorov AT deevas vliânieoblučeniânaénergetičeskoerazrešeniekremnievyhplanarnyhdetektorov AT kapliiaa vliânieoblučeniânaénergetičeskoerazrešeniekremnievyhplanarnyhdetektorov AT kipričsk vliânieoblučeniânaénergetičeskoerazrešeniekremnievyhplanarnyhdetektorov AT maslovni vliânieoblučeniânaénergetičeskoerazrešeniekremnievyhplanarnyhdetektorov AT ovčinnikvd vliânieoblučeniânaénergetičeskoerazrešeniekremnievyhplanarnyhdetektorov AT potinsm vliânieoblučeniânaénergetičeskoerazrešeniekremnievyhplanarnyhdetektorov AT šulikamû vliânieoblučeniânaénergetičeskoerazrešeniekremnievyhplanarnyhdetektorov AT âlovenkovi vliânieoblučeniânaénergetičeskoerazrešeniekremnievyhplanarnyhdetektorov AT vasilʹevgp vplivopromínennânaenergetičnurozdílʹnuzdatnístʹkremníêvihplanarnihdetektorív AT deevas vplivopromínennânaenergetičnurozdílʹnuzdatnístʹkremníêvihplanarnihdetektorív AT kapliiaa vplivopromínennânaenergetičnurozdílʹnuzdatnístʹkremníêvihplanarnihdetektorív AT kipričsk vplivopromínennânaenergetičnurozdílʹnuzdatnístʹkremníêvihplanarnihdetektorív AT maslovni vplivopromínennânaenergetičnurozdílʹnuzdatnístʹkremníêvihplanarnihdetektorív AT ovčinnikvd vplivopromínennânaenergetičnurozdílʹnuzdatnístʹkremníêvihplanarnihdetektorív AT potinsm vplivopromínennânaenergetičnurozdílʹnuzdatnístʹkremníêvihplanarnihdetektorív AT šulikamû vplivopromínennânaenergetičnurozdílʹnuzdatnístʹkremníêvihplanarnihdetektorív AT âlovenkovi vplivopromínennânaenergetičnurozdílʹnuzdatnístʹkremníêvihplanarnihdetektorív AT vasilʹevgp effectofirradiationontheenergyresolutionofsiliconplanardetectors AT deevas effectofirradiationontheenergyresolutionofsiliconplanardetectors AT kapliiaa effectofirradiationontheenergyresolutionofsiliconplanardetectors AT kipričsk effectofirradiationontheenergyresolutionofsiliconplanardetectors AT maslovni effectofirradiationontheenergyresolutionofsiliconplanardetectors AT ovčinnikvd effectofirradiationontheenergyresolutionofsiliconplanardetectors AT potinsm effectofirradiationontheenergyresolutionofsiliconplanardetectors AT šulikamû effectofirradiationontheenergyresolutionofsiliconplanardetectors AT âlovenkovi effectofirradiationontheenergyresolutionofsiliconplanardetectors |