CS240864B1 - Způsob úpravy ionizujícího z polovodičový aření - Google Patents

Abstract

Řešení se týká způsobu úpravy polovodičových detektorů ionizujícího záření a řeší úpravu polovodičových detektorů, zejména těch, které vzhledem k vysoké hladině šumu mají velmi špatnou rozlišovací schopnost. Podstata řešení spočívá v tom že se odstraní n-vrstva, případně ještě zbylý p-materiál a z jedné strany nebo z obou stran okraje aktivní oblasti se odstraní vrstva 1 až 5 mmt vytvoří se nové přechody, detektor se driftuje, evakuuje, zapouzdří do kryostatu a ponoří do Dewarovy nádoby s kapalným dusíkem, připojí k vysokonapěíovému stejnosměrnému zdroji, nečistoty se sorbují v molekulovém sítu kryostatu, detektor se přepojí na zdroj konstantního proudu za současného měření kapacity a po vychlazení na pracovní teplotu se proměří. Řešení lze využít ve výrobě i při vědeckovýzkumné činnosti.

Description

Předmětem vynálezu je způsob úpravy gern|áhi^plit£bv;^hh detektorů tak, aby bylo dosaženo co nejlepší p*Q£Liáovaffí schop• ('li nosti při maximálně možné účinnosti detektoru, vztažené na 1 r.m plochy aktivní oblasti.

Dosud se výřezy monokrystalů pro přínrsvu germanium-litiových detektorů vybírají především tak, aby bylo dosaženo vysokého stupně rozdělení' odporu jak radiálně, tak i axiálně. Střešní hodnota se pohybuje okolo 20 ohmem. Déle se při výběru výřezů přihlíží k rozložení dislokací, jejich shluků, respektive dislokačních čar.

Krystal má mít ořibližně 2 000 dislokací na 1 cm jeho řezu s vysokým stupněm homogenity jejich rozložení. Když jsou tato kritéria splněna, je z monokrystalu vyroben germanium-litiový detektor dosavadní technologií, která spočívá v provedení difúze litie. do monokrystalu z laku, obsahující LiH, odleptáním výřezu z jedné strany, provedením driftu ve freonu při 37 °C a dále vyrovnávacího driftu při teplotě -30 °C a detektor se zapouzdří do kryostatu. Pote», se evakuuje a ponoří do Dewarovy nádoby s kapalným dusíkem. Po vychlazení na nracovní teplotu se detektor proměří. Asi v 80 % případů se stává, že není na detektor možno vložit požadované elektrické napětí, a- to u koaxiálních typů alespoň 2 keV oři zpětných proudech 10 až 10 A. Napětí, které detektory snesou, bývá u většiny nižší než 2 000 V a v některých případech ještě méně. Takové detektory mají tak vysoký šum, še spektrum testovacího zdroje gama záření ^θΟο je neměřitelné nebo, že rozlišovací senopnost je horší než 4 keV.

U těchto detektorů se zpravidla obnovují kontakty provedením nové difúze litia; po ní se krátce driftují ve freonu při teplotě 37 °C a nrovede se vyrovnávací drift při teplotě -30 °C v chladicím boxu, aby se krystalová mříž dokonale zformovala. Při této operaci se měří pokles kapacity detektoru, která se obvykle pohybuje v hodnotách desítek až stovek pF. Když pokles kapacity ustane, zapouzdří se detektor znovu do kryostatu, evakuuje se a proměří při pracovní tenlotě v kryostatu ponořeném do Dewarovy nádoby, naplněné kapalným dusíkem. Detektory, u kterých se nepodaří zvýšit závěrné napětí při zpětných proudech nižších než 10 A ani po třikrát až pětkrát opakovaném dosavadním postupu, se vyřazují.

Nevýhody dosavadních technologických postupů se odstraňují způsobem, úpravy polovodičových detektorů ionizujícího záření podle vynálezu, jehož podstata snočívá v tom, že z vadných detektorů, majících Špatnou rozlišovací schopnost, způsobenou vysokou hladinou

240 864 šumu, se odstraní n-vrsťva a případně ještě zbylý p-materiál a z jedné nebo obou stran okraje aktivní oblasti se odstraní vrstva o síle 1 až 3 mm, z vnější strany detektoru se provede difúze lithia a případně se z vnitřní strany napaří tenká vrstva zlata, načež se detektor driftuje ve freonu při teplote 37 °C až 47 °C no dobu 2 až 14 hodin, zapouzdří se do kryostatu, evakuuje na vakuum 10až 1<j Pa a ponoří do kapalného dusíku v Dewarově nádobě, nřipojí k vysokonapětovému stejnosměrnému zdroji konstantního proudu a no ohřátí na teplotu 40 až 200 °C pro odstranění zbytkových povrchových nečistot v molekulovém sítu kryostatu se detektor nřipojí na zdroj konstantního proudu za současného měření kapacity detektorů, no jejímž poklesu na hodnotu blízkou teoretické se detektor od zdroje odpojí a no vychlazení na pracovní teplotu se proměří. Aby se shora popsané' operace daly provést·, je nutno zaměnit přívodní drátek detektoru k průchodce kryostatu z původně niklového o průměru 0,1 mm za měděný o průměru 0,2 až 0,4 mm. Postupem podle vynálezu se dosáhne nového a vyššího'technického účinku, který se projevuje tím, že jednak vyřazené vadné detektory se po provedeném postupu podle vynálezu zlepší natolik, že jejich parametry vyhovují pro spektrometrické měření stejně nebo léně než jinak bezvadné detektory, u nichž nebyl postup podle vynálezu aplikován, jednak tím, že vyrobené detektory vyhovující jen pro taková měření, kde stačí nižší rozlišovací schopnost, se zlepší tak, že jsou použitelné i pro mnohem náročnější měření.

Příklad

Na germanium-lithiový detektor před úpravou bylo možno vložit nři závěrných proudech 10 A napětí pouze 700 V. Tento detektor 50 mel spektrum záření gama Co neměřitelné vzhledem k tomu, že bylo překryto Šumem detektoru. Na detektoru byla odstraněna n-vrstva původního přechodu o tloušíce 2,5 mm a dále 1,5 mm aktivní oblasti v blízkosti původního n-přechodu. Po vytvoření nového n-přechodu difúzí lithia byl detektor driftován ve freonu při teplotě 37 °C po dobu 4 hodin. Potombyl zapouzdřen do kryostatu, odčerpán na vy-3 soké vakuum 10 Pa a vložen do Dewarovy nádoby s kapaným dusíkem. Pak byl detektor připojen k vysokonapětovému zdroji konstantního

240 864 proudu. Detektorem protékal proud 600 mA, kterým byl ohřát na teplotu 60 °C a na této teplotě udržován po dobu 1 hodiny. Pak byl detektor přepojen na zdroj konstantního proudu, zařízeného na současné měření kaoacitv detektoru.

Po 4 hodinách došlo k poklesu kapacity detektoru na 30 pF. Detektor byl odpojen od zdroje a po vychlazení na pracovní teplotu bylo u něho dosaženo těchto vlastností : při vloženém napětí 2 000 V byl naměřen zpětný proud 3 x 10^-^ A, rozli šovací schopnost pro linii 1,332 MeV ^θΟο 2,1 keV a. relativní účinnost sběru náboje 5 %·

Vynález lze využít při úpravách i opravách detektorů ionizujícího záření jak při jejich výrobě, tak i při vědeckovýzkumné činnosti.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   240 864

   Způsob úpravy polovodičových detektorů ionizujícího záření, majících špatnou rozlišovací schopnost, způsobenou vysokou hladinou šumu, spočívající v difúzi lithia, driftu ve freonu, evakuaci a chlazení kapalným dusíkem, vyznačený tím, že z vadných detektorů se odstraní n-vrstva a ořínsdne ještě zbylý p-materiál a z jedné nebo obou stran okraje aktivní oblasti se odstraní vrst va o tloušíce 1 až 3 mni a z vnější strany detektoru se provede di fuze lithia a případně se z vnitřní strany napaří tenká vrstva zlata, načež se detektor driftuje ve freonu při tenlotě 37 až

   47 °C po dobu 2 až 14 hodin, zapouzdří se do kryostatu, evskuuje .—2 -4 vakuum 10 až 10 Pa a ponoří do kapalného dusíku v Dewerovš ná době, připojí k vysokonapělovému stejnosměrnému zdroji konstantní ho proudu a po ohřátí na teplotu 40 až 200 °C pro odstranění zbyt kových povrchových nečistot v molekulovém sítu kryostatu se detek tor připojí na zdroj konstantního proudu za současného měření kapacity detektoru a po poklesu kapacity detektoru na hodnotu blízkou teoretické se detektor od zdroje odpojí a po vychlazení na pracovní teplotu proměří.