CN208172265U - 一种半导体低能辐射剂量仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种半导体低能辐射剂量仪，包括X射线管、X射线半导体探测器，所述半导体低能辐射剂量仪还包括多毛细管透镜；所述X射线管发出X射线后经多毛细管透镜穿过待测物体后被X射线半导体探测器接收。本实用新型的半导体低能辐射剂量仪，可先用低能的X射线管和半导体探测器标定X射线的剂量率，然后根据要求，可用多毛细管会聚透镜进行微区辐照，也可以用多毛细管平行透镜进行区域辐照来测量半导体器件的抗辐照性能。器件的抗辐照性能是一个重要的指标，我们知道了这个信息，就可以将该元件应用到相关适合它的领域，发挥出最大价值，还可以在此基础上对器件进行抗辐射加固。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体器件领域，特别涉及一种用于测量半导体器件抗辐照性能的半导体低能辐射剂量仪。
背景技术
半导体器件是一种导电性介于良导电体与绝缘体之间，利用半导体材料特殊电特性来完成特定功能的电子器件。近年来，科学家们对半导体器件性能的研究越来越深入，半导体器件在各个领域都有着举足轻重的地位。
随着空间技术、核技术和战略武器技术的发展，半导体器件已经广泛用于人造卫星、宇宙飞船、运载火箭、远程导弹和核武器控制系统中。构成电子设备的电子元器件不可避免地要处于空间辐射和核辐射等强辐射应用环境之中，辐射作用会对元器件性能造成不同程度的破坏，进而使整个电子设备发生故障。
因此，需要一种能准确测量半导体器件的抗辐照性能的低能辐射剂量仪。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种能准确测量半导体器件的抗辐照性能的低能辐射剂量仪。
本实用新型的技术方案如下：
一种半导体低能辐射剂量仪，包括：X射线管、X射线半导体探测器；所述半导体低能辐射剂量仪还包括多毛细管透镜，其位于所述X射线管和所述X射线半导体探测器之间；
所述X射线管发出的X射线经多毛细管透镜穿过待测物体后被X射线半导体探测器接收。
优选地，所述X射线半导体探测器为离子注入型Si-PIN半导体探测器。
优选地，所述X射线管的靶材为Cu、Mo或W。
优选地，所述多毛细管透镜为多毛细管会聚透镜或多毛细管平行束透镜。
优选地，所述多毛细管会聚透镜的焦斑尺寸为30-50μm。
优选地，所述多毛细管平行束透镜的照野面积为20-60mm2。
优选地，所述多毛细管会聚透镜用于微区辐照。
优选地，所述多毛细管平行束透镜用于区域辐照。
根据本实用新型公开的内容，可获得的有益效果至少在于：
本实用新型的半导体低能辐射剂量仪，可先用低能的X射线管和半导体探测器标定X射线的剂量率，然后根据要求，可用多毛细管会聚透镜进行微区辐照，也可以用多毛细管平行透镜进行区域辐照来测量半导体器件的抗辐照性能。
应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本实用新型所要求保护内容的限制。
附图说明
参考随附的附图，本实用新型更多的目的、功能和优点将通过本实用新型实施方式的如下描述得以阐明，其中：
图1为本实用新型中的标定X射线剂量率的示意图；
图2为本实用新型中的多毛细管平行束透镜测量半导体器件抗辐照性能示意图；
图3为本实用新型中的多毛细管会聚透镜测量半导体器件抗辐照性能示意图。
具体实施方式
通过参考示范性实施例，本实用新型的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本实用新型并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本实用新型的具体细节。
在下文中，将参考附图描述本实用新型的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件。
图1为本实用新型实施例中一种半导体低能辐射剂量仪的示意图。所述半导体低能辐射剂量仪包括X射线管1、多毛细管透镜2以及X射线半导体探测器3，其中多毛细管透镜2位于X射线管1和X射线半导体探测器3之间，X射线管1发出的X射线经多毛细管透镜2穿过待测物体(如半导体器件)4后被X射线半导体探测器3接收。
X射线管1的靶材为Cu、Mo或W，可以针对不同的待测物体选择不同的靶材，选择原则是靶材的特征线能量高于待测元素的吸收线，同时至少有2-3倍的探测器分辨率半高宽的距离，如果没有靶材满足上述要求，则选择W作为靶材以获得最大的X射线通量。
根据测量需求可以选取两种不同的多毛细管透镜：一种是多毛细管平行束透镜，如图2为本实用新型中的多毛细管平行束透镜测量半导体器件抗辐照性能示意图，X射线经过多毛细管平行束透镜2’后变为平行光束，照野面积为20mm2-60mm2，用于区域辐照；另一种是多毛细管会聚透镜，如图3为本实用新型中的多毛细管会聚透镜测量半导体器件抗辐照性能示意图，多毛细管会聚透镜2可以将X射线会聚到焦点，焦斑尺寸为30μm-50μm，测量焦点附近的微小区域，用于微区辐照。两种多毛细管透镜均可用于测量半导体器件4的抗辐照性能。
X射线半导体探测器3用于标定X射线的剂量率。本实用新型采用的X射线半导体探测器3优选为离子注入型Si-PIN半导体探测器，其具有传统的平面结构，虽然比硅漂移探测器(SDD)产生更多的电子噪声，但更容易制造。此外，离子注入型Si-PIN半导体探测器还具有结构简单体积小、测量方法简单、灵敏度高、时间响应快、动态范围大的优点，另外还有大剂量时剂量响应线性好，剂量响应与辐照剂量率无关，不需要前置放大器等附加电路的特点。
本实用新型采用的X射线半导体探测器3的探测器面积为6mm2，在5.9keV Mn Ka线上，其能量分辨率为140eV FWHM，计数率高达50k cps。对于射线采用间接测量的方法，因为射线本身没有电荷，它不能使硅晶体直接产生电子－空穴对，但由于能量大于硅的禁带宽度的射线被本征吸收——即射线入射到硅晶体表面时，原子外层价电子吸收足够的光子能量，越过禁带、进入导带，成为可以自由移动的自由电子，同时，在价带中留下一个自由空穴，产生电子-空穴对，同时，原子的振动激发电子－空穴对。原子获得的能量等于射线损失的能量，高能粒子α、β、γ、X射线引起的宽范围闪烁电流正是该离子注入型Si-PIN半导体探测器测量的根据。
根据剂量仪中光管靶材的不同，可将剂量仪分为不同型号，对于同种靶材的剂量仪，在使用前与X射线探测器相连，采用两点标定的方式，测量出能量与探测器计数的关系，进行第一次标定；调节剂量仪的电流，选取特定半导体器件，测量出电流变化时，对应剂量率变化的曲线，进行第二次标定，将标定参数的关系输入到剂量仪计算系统中；将二次标定完之后的剂量仪用于对应种类半导体器件辐射剂量的测量，将半导体器件的输出电流数值，输入到连接剂量仪的电脑中，可以实时显示出半导体器件所受剂量率。
所用剂量仪的剂量率范围为1～2Gy/s，根据所测半导体器件的型号不同，在外连计算机的计算系统中选择相应的剂量和计算参数。
根据本实用新型公开的内容，可获得的有益效果至少在于：本实用新型的半导体低能辐射剂量仪，可先用低能的X射线管和半导体探测器标定X射线的剂量率，然后根据要求，可用多毛细管会聚透镜进行微区辐照，也可以用多毛细管平行透镜进行区域辐照来测量半导体器件的抗辐照性能。器件的抗辐照性能是一个重要的指标，我们知道了这个信息，就可以将该元件应用到相关适合它的领域，发挥出最大价值，还可以在此基础上对器件进行抗辐射加固。
结合这里披露的本实用新型的说明和实践，本实用新型的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本实用新型的真正范围和主旨均由权利要求所限定。
Claims (6)
1.一种半导体低能辐射剂量仪，包括X射线管、X射线半导体探测器，其特征在于：
所述半导体低能辐射剂量仪还包括多毛细管透镜，其位于所述X射线管和所述X射线半导体探测器之间；
所述X射线管发出X射线后经多毛细管透镜穿过待测物体后被X射线半导体探测器接收。
2.根据权利要求1所述的半导体低能辐射剂量仪，其特征在于：
所述X射线半导体探测器为离子注入型Si-PIN半导体探测器。
3.根据权利要求1所述的半导体低能辐射剂量仪，其特征在于：
所述X射线管的靶材为Cu、Mo或W。
4.根据权利要求1所述的半导体低能辐射剂量仪，其特征在于：
所述多毛细管透镜为多毛细管会聚透镜或多毛细管平行束透镜。
5.根据权利要求4所述的半导体低能辐射剂量仪，其特征在于：
所述多毛细管会聚透镜的焦斑尺寸为30μm-50μm。
6.根据权利要求4所述的半导体低能辐射剂量仪，其特征在于：
所述多毛细管平行束透镜的照野面积为20mm2-60mm2。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| CN2018205712167 | 2018-04-20 | ||
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|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109683187A (zh) * | 2019-02-26 | 2019-04-26 | 中国测试技术研究院 | 基于层叠式探测结构的X/γ和β个人剂量当量测量方法 |
-
2018
- 2018-06-12 CN CN201820904840.4U patent/CN208172265U/zh not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109683187A (zh) * | 2019-02-26 | 2019-04-26 | 中国测试技术研究院 | 基于层叠式探测结构的X/γ和β个人剂量当量测量方法 |
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