CN111596344A - 一种提高半导体探测器中子测量效率的结构及其制作方法 - Google Patents

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商洁
孔海宇
王龙江
杨凯
林海鹏
杨彪
谷伟刚
冯晓波
安艳龙
席强伟
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Abstract

本发明涉及一种提高半导体探测器中子测量效率的结构及其制作方法，结构为，半导体探测器的灵敏区设置有均匀分布的孔洞；所述孔洞中设置有6LiF柱。制作方法包括：根据预设的尺寸和位置在半导体探测器蚀刻出孔洞，将6LiF粉末灌入所述孔洞。本发明的有益效果如下：本发明能够大幅度增加有效面积，从而提升中子测量的效率，提升半导体探测器的性能。本发明工艺简单、成本低有很强的实用性。

Description

一种提高半导体探测器中子测量效率的结构及其制作方法
技术领域
本发明属于辐射测量领域，具体涉及一种提高半导体探测器中子测量效率的结构及其制作方法。
背景技术
半导体探测器的基本原理是带电粒子在半导体探测器灵敏体积内产生电子- 空穴对，并在外电场的作用下漂移而输出信号。半导体探测器体积小、重量轻、功耗低，在辐射测量领域有广泛应用。
半导体探测器本身对中子的响应极低，一般不能直接用于中子测量，若将其用于中子测量，在半导体探测器的灵敏区涂覆一层6LiF膜，利用6Li(n，α)3H 反应生成的α粒子，通过测量α粒子来间接测量中子，但由于反应生成的α粒子只有2π方向可以被探测，加之有效面积小、自吸收等原因，采用这种半导体探测器测量中子的仪表的中子探测效率也较低，表现在探测下限高，本底或低强度中子辐射仪表响应慢、统计涨落大、测量结果的不确定度大，这大大限制了半导体探测器的进一步推广应用。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种提高半导体探测器中子测量效率的结构及其制作方法，能够大幅度增加有效面积，从而提升中子测量的效率，提升半导体探测器的性能。
本发明的技术方案如下：
一种提高半导体探测器中子测量效率的结构，半导体探测器的灵敏区设置有均匀分布的孔洞；所述孔洞中设置有6LiF柱。
进一步地，上述的提高半导体探测器中子测量效率的结构，所述6LiF柱的直径不大于20μm。
进一步地，上述的提高半导体探测器中子测量效率的结构，所述6LiF柱的直径为20μm。
进一步地，上述的提高半导体探测器中子测量效率的结构，所述6LiF柱的长度比灵敏区厚度少20μm。
进一步地，上述的提高半导体探测器中子测量效率的结构，所述6LiF柱的长度为280μm。
进一步地，上述的提高半导体探测器中子测量效率的结构，所述相邻的两个孔洞之间的间距为40μm。
进一步地，上述的提高半导体探测器中子测量效率的结构，所述相邻的两个孔洞之间的间距为40μm。
进一步地，上述的提高半导体探测器中子测量效率的结构，所述孔洞成“井”型均匀分布。
相应地，本发明还提供了上述提高半导体探测器中子测量效率的结构的制作方法，包括：根据预设的尺寸和位置在半导体探测器蚀刻出孔洞，将6LiF 粉末灌入所述孔洞。
本发明的有益效果如下：
本发明能够大幅度增加有效面积，从而提升中子测量的效率，提升半导体探测器的性能。本发明工艺简单、成本低有很强的实用性。
附图说明
图1为本发明一个实施例的提高半导体探测器中子测量效率的结构的示意图。
上述附图中，1、半导体探测器；2、孔洞。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
由于α粒子在固体中的射程一般小于25μm，考虑到减小自吸收问题，6LiF 膜的厚度一般不超过20μm。目前用于探测器的典型器件的灵敏区一般才能达到 300μm或更厚，为了有效增加探测器的有效面积，可在其中嵌入井型的6LiF柱。
如图1所示，本发明提供了一种提高半导体探测器中子测量效率的结构，半导体探测器1的灵敏区设置有均匀分布的孔洞2；所述孔洞中设置有6LiF 柱。所述孔洞成“井”型均匀分布。所述6LiF柱的直径不大于20μm，优选为 20μm。
本发明的一个实施例中，6LiF柱的直径为20μm，高度280μm，在其中发生6Li(n，α)3H反应生成的α粒子可以几乎全部被收集，从而大大增加半导体探测器的探测效率。
以10mm×10mm有效面积的半导体探测器为例，传统的涂覆一层6LiF膜的方法，6LiF膜面积为100mm2；以40μm间距嵌入直径20μm长度280μm 的6LiF柱，有效面积则增大为109900mm2(共有约62500个6LiF柱)，扩大了约1000倍；以20μm厚度计算，则灵敏体积扩大2.7倍(从2mm3增大到 5.5mm3)。
相应地，本发明还提供了上述提高半导体探测器中子测量效率的结构的制作方法，包括：根据预设的尺寸和位置在半导体探测器蚀刻出孔洞，将6LiF 粉末灌入所述孔洞。
本发明能够大幅度增加有效面积，以10mm×10mm有效面积的半导体探测器为例，传统的涂覆一层6LiF膜的方法，6LiF膜面积为100mm2；以40μm 间距嵌入直径20μm长度280μm的6LiF柱，有效面积则增大为109900mm2(共有约62500个6LiF柱)，扩大了约1000倍；以20μm厚度计算，则灵敏体积扩大2.7倍(从2mm3增大到5.5mm3)。因而，本发明能够提升中子测量的效率，提升半导体探测器的性能。本发明工艺简单、成本低有很强的实用性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种提高半导体探测器中子测量效率的结构，其特征在于，半导体探测器的灵敏区设置有均匀分布的孔洞；所述孔洞中设置有6LiF柱。
2.如权利要求1所述的提高半导体探测器中子测量效率的结构，其特征在于，所述6LiF柱的直径不大于20μm。
3.如权利要求2所述的提高半导体探测器中子测量效率的结构，其特征在于，所述6LiF柱的直径为20μm。
4.如权利要求2所述的提高半导体探测器中子测量效率的结构，其特征在于，所述6LiF柱的长度比灵敏区厚度少20μm。
5.如权利要求4所述的提高半导体探测器中子测量效率的结构，其特征在于，所述6LiF柱的长度为280μm。
6.如权利要求2所述的提高半导体探测器中子测量效率的结构，其特征在于，所述相邻的两个孔洞之间的间距为40μm。
7.如权利要求1-6任一所述的提高半导体探测器中子测量效率的结构，其特征在于，所述孔洞成“井”型均匀分布。
8.一种权利要求1-7任一所述的提高半导体探测器中子测量效率的结构的制作方法，其特征在于，包括：根据预设的尺寸和位置在半导体探测器蚀刻出孔洞，将6LiF粉末灌入所述孔洞。
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