CZ36509U1 - Detekční modul detektoru neutronů - Google Patents

Description

Detekční modul detektoru neutronů

Oblast techniky

Technické řešení se týká detekčního modulu detektoru tepelných a rychlých neutronů na bázi pixelových monolitických komplementárních polovodičů na bázi oxidu kovu, v tomto případě křemíkových detektorů s konverzní vrstvou pro tepelné nebo rychlé neutrony, tedy oblasti fyziky a fyzikální měřící techniky.

Dosavadní stav techniky

Detektory neutronů poskytující okamžitou informaci o toku neutronů jsou potřebné v aplikacích a na pracovištích, kde se vyskytuje nebo používá neutronové záření. Detekce neutronů se používá pro různé účely. V energetice a výzkumu se detektory neutronů využívají jako přístrojové vybavení reaktoru, ve fyzice částic se používají pro detekci kosmického záření a ve výzkumu se používají např. v neutronové spektroskopii. V průmyslu se detektory neutronů používají v oblasti bezpečnosti a v lékařství v záchytné neutronové radioterapii. Každá z těchto aplikací má přitom jiné požadavky na detekční systém.

Detekce záření se v praxi provádí dvěma způsoby pomocí zařízení s vázanými náboji (CCD Charge Coupled Device). Tento způsob je založen na fotoefektu. Vytvořené nosiče náboje jsou zachyceny a uloženy v potenciálových jamách, které vznikají pod elektrodami CCD senzoru v závislosti na přiloženém napětí. Postupným přesouváním náboje z jedné jámy do sousední dochází k jeho vysouvání na okraj čipu, kde je pomocí převodníku transformován na napěťový signál. Signál je tak přenášen z pixelu na pixel a poté převeden na napětí Druhým způsobem je uskutečňován za pomoci komplementárních polovodičů na bázi oxidu kovu (CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor). V tomto případě senzory transformují signál na napětí přímo uvnitř každého pixelu.

Neutrony jsou neutrální částice, tedy mezi nimi a hmotou nepůsobí Coulombův zákon. Proto jsou jejich dráhy pohybu elektrickým a magnetickým polem ovlivňovány jen velice slabě. Neionizují přímo, a tedy neinteragují přímo s elektrony ve hmotě, jako třeba gama záření. Mohou tedy proniknout do větší hloubky materiálu, a to bez jakéhokoliv druhu interakce s tímto materiálem. Z těchto důvodů je mnohem obtížnější detekovat neutrony než nabité částice.

Pokud ovšem dojde k interakci mezi materiálem a neutronem, tak je to pouze s jádry absorpčního materiálu. Výsledkem této interakce je, že buď dojde k pružnému rozptylu, kdy se výrazně změní energie a směr neutronu, přičemž neutron předává část své energie a dochází tedy k jeho moderaci, nebo neutron je nahrazen jedním nebo více druhy další radiace, tzv. sekundární radiace. Produkty z těchto jaderných reakcí, jako jsou protony, alfa částice, gama záření pak mohou být přímo detekovány. Většina takových reakcí je doprovázena uvolněním tepelné energie. Pro detekci neutronů pomocí této metody se nejčastěji využívají materiály s velkým účinným průřezem pro absorpci neutronů, které obsahují například izotop helium-3 (He-3), izotop lithium-6 (Li-6), izotop bor-10 (B-10) a izotop uranu (U-235). Detektory neutronů využívající tepelné reakce jsou obvykle obklopeny moderujícím materiálem, aby se využily maximální výhody této funkce. Z hlediska detekce se neutrony dělí dle jejich energie na rychlé s energií nad 0,1 MeV, epitermální s energií mezi 0,5 eV - 0,1 MeV a tepelné, resp. pomalé s energií do 0,5 eV.

Způsoby detekce neutronů jsou tedy založeny na nepřímých metodách, to jest na interakci neutronu s jádry vhodného konvertoru za vzniku sekundárních nabitých částic, které jsou již snadno detekovatelné. Elektrické signály produkované nabitými částicemi pak mohou být zpracovány detekčním systémem.

- 1 CZ 36509 U1

Neutrony se ve většině praktických aplikaci vyskytují ve směsném poli více druhů záření, zejména ve směsném poli neutronů se zářením gama. Proto je pro správné měření důležité oddělení signálu od neutronu od signálu způsobeném gama zářením. Detektory využívající oba druhy konverze neutronů mohou používat pevná, kapalná, nebo plynem plněná detekční média. Pro online detekci neutronů se v současnosti nejčastěji používají plynové ionizační detektory, scintilační detektory a polovodičové detektory.

Ionizační detektory s plynovou náplní fungují na principu využívání ionizace vytvořené zářením při průchodu plynem. Typicky se skládají ze dvou elektrod, na které je přivedeno vysoké napětí. Prostor mezi těmito elektrodami je vyplněn plynem. Neutrony interagují buď s plynovou náplní, např. ve formě He-3, floridu izotopu boru-3 (3BF), nebo se stěnou detektoru, na níž je nanesen konverzní materiál, např. Li-6, florid izotopu lithia (6LiF) nebo U-235. Ionizující záření procházející prostorem mezi elektrodami vyzařuje část nebo veškerou svoji energii tím, že vytváří pár elektron-iont. Elektrony i ionty jsou nosiče náboje, které se pohybují v elektrickém poli mezi elektrodami. Na elektrodách se pak měří napěťové pulzy, či proud způsobený sekundárními nabitými částicemi vznikajícími interakcemi neutronů. Nevýhodou těchto detektorů je potřeba vysokého napětí.

Ve scintilačním detektoru dochází při průchodu ionizujícího záření, resp. při absorpci sekundárních nabitých částic k emisi světla. Scintilátor může být pevná, kapalná nebo plynná látka, která převádí absorbovanou energii ionizujícího záření na energii fotonů, které jsou zpravidla ve viditelné krátkovlnné nebo blízké ultrafialové oblasti spektra. Světelný signál je poté případně zesílen fotonásobičem a zaznamenán fotocitlivým prvkem, kterým bývá fotokatoda nebo CCD v případě neutronového zobrazování. Výsledný signál je měřen buď ve formě počtu pulsů, nebo při využití analogově-digitálního převodu je možnost počítačového získání energetického spektra. Nevýhodou těchto detektorů je obtížnější rozlišení neutronů od jiných druhů záření.

Polovodičové detektory jsou schopny měřit ionizující záření přímo, jako měření kladně a záporně nabitých částic. K detekci ionizujícího záření používají obvykle závěrně polarizovaný „p-n“ přechod. Na vrstvu „p“ se připojí záporná polarita a na vrstvu „n“ se připojí polarita kladná. Tak vznikne vyprázdněná oblast, ve které se nenachází žádný volný náboj. V této oblasti dochází při průchodu ionizujícího záření k vzniku párů elektron-díra, které následně vytvoří nábojové pulsy, které jsou nejprve zesílené zesilovačem, a pak se přes analogově digitální převodník vedou do analyzátoru. Analyzátor signál zpracuje do výsledného spektra, které charakterizuje energii záření, která se absorbovala při průchodu detektorem. Výhodou tohoto typu detektoru je řádově nižší potřebná energie k vytvoření páru elektron-díra, která se rovná šířce zakázaného pásu, než energie potřebná pro vytvoření páru elektron-iont, rovnající se energii vazebné energii. Nevýhodou polovodičových detektorů oproti detektorům scintilačním je jejich nižší detekční účinnost. Polovodičové detektory pro svou vysokou energetickou rozlišovací schopnost mají využití zejména v jaderné fyzice a neutronové aktivační analýze, která umožňuje stanovit obsah prvku v materiálu. Nejčastěji používanými polovodičovými materiály pro tyto detektory jsou germanium a křemík. Velkou nevýhodou germaniových detektorů je nutnost, aby tyto detektory byly chlazeny na teplotu kapalného dusíku, protože je nutné snížit závěrný proud a elektrický šum. Křemíkové detektory na rozdíl od germaniových detektorů jsou stabilní v širokém rozsahu provozních parametrů a mohou pracovat při pokojové teplotě.

Pro detekci neutronů musí být polovodičový detektor samozřejmě uzpůsoben tak, že obsahuje konverzní materiál, který má dostatečně vysokou pravděpodobnost interakce s neutrony a při těchto interakcích vznikají sekundárně nabité částice. Proto je k detektoru připevněna konverzní vrstva, ve kterém po interakcích neutronů vznikají sekundárně nabité částice. Pro tepelné neutrony se ke konverzi nejčastěji používají materiály obsahující Li-6, například 6LiF. Pro rychlé neutrony se většinou používá polyethylen (PE). Odlišení neutronů a gama záření lze provádět porovnáním signálu detektoru s konvertorem a bez konvertoru, nebo na základě množství uložené energie od jednotlivých částic spolu s rekonstrukcí rozložení uložené energie v jednotlivých stripech či pixelech, tzv. analýza klastrů.

- 2 CZ 36509 U1

Křemíkové detektory nelze použít pro přímou detekci neutronů. Z tohoto důvodu musí být použita konverzní vrstva, ve které se generují průchodem neutronů detekovatelné sekundárně nabité částice. Konverzní vrstva může být umístěna na detektor ze strany CMOS elektroniky, ovšem sekundární záření pak musí překonat vrstvu elektroniky silnou přes 10 μm, než se dostane do senzorové části pod ní, čímž ztratí část své ionizační energie. Tato ztráta může být kritická zvláště pro alfa částice vzniklé jako produkt konverze tepelných neutronů, které se tak ani nemusí dostat do senzorové části.

Z technické praxe je znám detektor neutronů, který obsahuje desku plošných spojů nesoucí a elektricky propojující jednotlivé části tohoto detektoru tedy spíše jeho detekční detekčního modulu. Těmito prvky je křemíkový aktivní pixelový senzor, konverzní vrstva a konektor pro propojení detekčního modulu s nadřízeným procesorem, který může být externí nebo interní a může obsahovat připojená řídící, vyčítací a vyhodnocovací paměťové, zobrazovací a vyhodnocovací zařízení, např programovatelné hradlové pole nebo mikropočítač.

Nevýhodou standardních polovodičových křemíkových detektorů neutronů je jejich planární geometrie, která vede k závislosti odezvy na úhlu dopadu záření. Ta je obvykle téměř konstantní pro úhly do 60° od normály detektoru a pro vyšší úhly klesá. Další nevýhodou typicky používaným hybridních detektorů neutronů je, že používají pixelové senzory, u kterých jsou detekční nebo též senzorová vrstva a vyčítací čip těchto detektorů vyrobeny samostatně různými technologiemi a musí se spojit, zpravidla použitím spojením pomocí vodivých vláken (tzv. bump-bondingu). To znamená především náročnější a tím i dražší výrobní technologii, ale též riziko vad způsobených nedostatečným nebo nekvalitním spojením obou částí.

Úkolem technického řešení je vytvoření takového detekčního modulu pro detektor neutronů na bázi monolitických křemíkových detektorů, který by odstraňoval výše uvedené nedostatky známých hybridních detektorů.

Podstata technického řešení

Tento úkol je vyřešen detekčním modulem detektoru neutronů, jehož křemíkový aktivní pixelový senzor je vyroben jako monolitický čip, ve kterém je integrálně do jednoho celku spojena detekční vrstva pro detekci ionizujícího záření a pod ní uspořádaná vrstva obsahující integrované elektronické obvody pro zesílení a digitalizaci detekovaného signálu z detekční vrstvy spolu s prvky komunikačního rozhraní pro komunikaci s nadřízeným procesorem. Detekční modul umožňuje detekci tepelných a rychlých neutronů. Celková tloušťka křemíkem tvořené detekční vrstvy je maximálně ztenčena až na maximální tloušťku do 10 pm. Konverzní vrstva je ke křemíkovému aktivnímu pixelovému senzoru připojena ze strany vrstvy obsahující integrované elektronické obvody. Celková tloušťka vrstvy obsahující integrované elektronické obvody je do 40 pm. Detekční modul detektoru neutronů v základu sestává z nosné desky plošných spojů, z křemíkového aktivního pixelového senzoru uspořádaného na nosné desce plošných spojů, z konverzní vrstvy pro generování sekundárně nabitých částic a z konektoru pro propojení s nadřízeným procesorem.

Ve výhodném provedení je konverzní vrstva ke křemíkovému aktivnímu pixelovému senzoru připojena oddělitelně, aby byla umožněna její výměna podle typu měření, a tedy typu použitého materiálu konverzní vrstvy, nebo aby bylo možné provést srovnávací měření bez konverzní vrstvy.

V jiném výhodném provedení je nosná deska plošných spojů opatřena otvorem, který slouží právě pro připevnění, výměnu nebo odebrání konverzní vrstvy bez nutnosti demontáže křemíkového aktivního pixelového senzoru z nosné desky plošných spojů. Křemíkový aktivní pixelový senzor je na nosné desce plošných spojů uspořádán shora tak, že k němu přiléhající konverzní vrstva je umístěna pod ním v otvoru.

- 3 CZ 36509 U1

V dalším výhodném provedení je křemíkový aktivní pixelový senzor tvořen maticí 64 x 64 pixelů. Rozměr jednoho pixelu podle tohoto výhodného provedení je 60 x 60 μm² a celková detekční plocha má velikost 3,84 χ 3,84 mm².

V ještě dalším výhodném provedení je konverzní vrstva tvořena polyethylenem tloušťky 2 mm. Polyethylen se užívá pro detekci rychlých neutronů. V jiném výhodném provedení je konverzní vrstva tvořena vrstvou izotopu lithia Li-6 nebo vrstvou fluoridu s obsahem izotopu lithia 6LiF. Tyto vrstvy naopak slouží pro detekci tepelných neutronů. Síla konverzní vrstvy je v rozpětí od 5 do 40 mikrometrů.

V jiném výhodném provedení obsahuje nosná deska plošných spojů napájecí a pomocné elektronické obvody.

V dalším výhodném provedení je křemíkovým aktivním pixelovým senzorem zákaznický integrovaný obvod typu Spacepix2 vyrobený technologií CMOS.

Hlavní výhodou detekčního modulu detektoru neutronů je, že jeho křemíkový aktivní pixelový senzor je spolu s detekční vrstvou vyroben jako monolitický detekční čip. Jedná se tedy o jedinou součástku vyrobenou standardní CMOS technologií, jejíž jednotlivé části není třeba spojovat. Výroba tohoto detekčního modulu detektoru neutronů touto metodou a v tomto složení je levnější, jednodušší. Detekční modul je navíc robustnější, než hybridní detektory čímž se zvyšuje i jeho odolnost. Detekční modul umožňuje detekci tepelných a rychlých neutronů. Díky otvoru v nosné desce plošných spojů a monolitické struktuře křemíkového aktivního pixelového senzoru nemusí být konverzní vrstva umístěna na detektor ze strany CMOS elektroniky, ale je umístěna na zadní vrstvě obsahující integrované elektronické obvody, která má tloušťku jen do 10 pm. Díky tomuto umístění sekundární záření neztratí část své ionizační energie, kterou by standardně ztratila průchodem silnější vrstvou aktivního křemíku tvořícího detekční vrstvu.

Tento detekční modul má velmi dobré prostorové a spektroskopického rozlišení, velký dynamický rozsah a odstup signálu od šumu. Další výhodou detekčního modulu je krátká mrtvá doba v porovnání s ostatními typy detekce, schopnost měřit dopad jednotlivých částic záření na senzor a získání časové informace o každém dopadu ionizujícího záření. Detekční modul je stabilní v širokém rozsahu provozních parametrů, tlaků a teplot a je vysoce radiačně odolný. Pro mnoho aplikací je nezanedbatelnou výhodou tohoto detekčního modulu, že má miniaturní velikost, malou hmotnost, a že spotřeba energie tohoto detekčního modulu ve srovnání s běžnými detekčními moduly je minimální.

Objasnění výkresů

Technické řešení bude blíže objasněn pomocí výkresů, které znázorňují:

Obr. 1 schematický pohled shora na desku plošných spojů opatřenou otvorem, křemíkovým monolitickým aktivním pixelovým senzorem uspořádaným nad otvorem a konektorem pro připojení externí řídící a vyčítací elektroniky, tzn. pro komunikaci s nadřízeným procesorem,

Obr. 2 schematický pohled z boku v řezu na desku plošných spojů dle obr. 1, s viditelnou konverzní vrstvou uspořádanou ze spodní strany křemíkového monolitického aktivního pixelového senzoru uvnitř otvoru,

Obr. 3 schematický pohled v řezu na strukturu složení křemíkového monolitického aktivního pixelového senzoru.

- 4 CZ 36509 U1

Příklady uskutečnění technického řešení

Detekční modul detektoru neutronů, vyobrazený na obr. 1 až 3, je určen pro detekci rychlých nebo tepelných neutronů. Ve své základní struktuře obsahuje standardní prvky tvořící základ detekčních modulů běžných detektorů neutronů, tedy nosnou desku 3 plošných spojů, která tvoří nosnou kostru detekčního modulu a elektricky propojuje jeho jednotlivé části, na ní umístěné křemíkový aktivní pixelový senzor 1 a konektor 5 pro propojení s nadřízeným nezobrazeným procesorem a ke křemíkovému aktivnímu pixelovému senzoru 1 upevněnou konverzní vrstvu 2 pro generování sekundárně nabitých částic. Zatímco v klasickém nezobrazeném řešení podle dosavadního stavu techniky je křemíkový aktivní pixelový senzor 1 tvořen výrobně oddělenou detekční vrstvou 6 a vyčítacím čipem s integrovanými elektronickými obvody a komunikačním rozhraním, které se musí následně spojit do jednoho celku pomocí vodivých vláken, je křemíkový aktivní pixelový senzor 1 detekčního modulu podle obr. 1 až 3 vyroben CMOS technologií jako jediný monolitický čip obsahující jak detekční vrstvu 6 pro detekci ionizujícího záření, tak k ní výrobně integrálně upevněnou vrstvu 7 obsahující integrované elektronické obvody pro zesílení a digitalizaci detekovaného signálu z detekční vrstvy 6 spolu s prvky komunikačního rozhraní pro komunikaci s nadřízeným procesorem. Celková tloušťka křemíkem tvořené detekční vrstvy 6 je podle obr. 3 maximálně 4/5 tloušťky křemíkového aktivního pixelového senzoru 1, která činí max. 50 μm. Tloušťka křemíkem tvořené detekční vrstvy 6 je tedy maximálně do 40 μm a tvoří ji závěrně polarizovaný p-n přechod. Konverzní vrstva 2 je ke křemíkovému aktivnímu pixelovému senzoru 1 připojena ze strany vrstvy 7 obsahující integrované elektronické obvody. Celková tloušťka vrstvy 7 obsahující integrované elektronické obvody je do 10 μm.

Díky výše popsané konstrukci je eliminována možnost ztrát ionizační energie ze sekundárního záření, než se dostane do detekční vrstvy 6. K tomu dochází při nutnosti průchodu především alfa částic vrstvou silnější než 10 μm. To v tomto technickém řešení nehrozí, neboť konverzní vrstva 2 je umístěna na vrstvě 7 obsahující integrované elektronické obvody, která nepřesahuje tloušťku 10 pm.

Pro tepelné neutrony se pro konverzní vrstvu 2 výhodně používají sloučeniny izotopu lithia, přesněji 6Li. Tato vrstva se používá v rozsahu tlouštěk od 5 do 40 mikrometrů. Podle konkrétního nezobrazeného příkladu uskutečnění technického řešení se vrstva 6LiF nanese přímo na zadní stanu křemíkového aktivního pixelového senzoru 1. Podle jiného nezobrazeného příkladu uskutečnění technického řešení se vrstva 6LiF nanese na tenké sklíčko, které se potom umístí těsně ke křemíkovému aktivnímu pixelovému senzoru 1. Reakce záchytu neutronů na 6Li na neutronu pro tepelné neutrony je 6Li+n > α (2,05 MeV)+ ³H (2,73 MeV), tedy produktem konverze je alfa částice a triton. Průřez záchytu neutronů však klesá výrazně pro vyšší energie neutronů. Pokud je energie neutronů vyšší než stovky KeV, je efektivnější detekce pomocí protonů odražených rychlými neutrony na konverzní vrstvě 2, tedy reakce: H+n > p+n, přičemž H je značka vodíku, n je neutron a p je proton.

Detekce neutronů probíhá tak, že neutron proletí konverzní vrstvou 2, kde generuje sekundární ionizující záření, které způsobí v pixelech detekční vrstvy 6 nábojový impuls, jehož velikost signálu závisí na druhu částice a její energii. Tento signál je pak zesílen a digitalizován pomocí integrovaných elektronických obvodů a 10-ti bitového analogově digitálního převodníku.

Podle jednoho příkladu uskutečnění technického řešení, vyobrazeného na obr. 1 a 2, je konverzní vrstva 2 ke křemíkovému aktivnímu pixelovému senzoru 1 připojena oddělitelně. Toto technické uspořádání umožňuje operativní výměnu konverzní vrstvy 2 podle typu měření, kdy pro různé typy neutronů je vhodný jiný materiál pro konverzní vrstvu 2. Také je díky tomu možné provést srovnávací měření bez konverzní vrstvy 2.

Podle příkladu uskutečnění technického řešení, vyobrazeného na obr. 2, je nosná deska 3 plošných spojů opatřena otvorem 4, který slouží právě pro připevnění, výměnu nebo odebrání konverzní

- 5 CZ 36509 U1 vrstvy 2 bez nutnosti demontáže křemíkového aktivního pixelového senzoru 1 z nosné desky 3 plošných spojů. Křemíkový aktivní pixelový senzor 1 je na nosné desce 3 plošných spojů uspořádán shora tak, že k němu přiléhající konverzní vrstva 2 je umístěna pod ním v otvoru 4.

Podle nezobrazeného příkladu uskutečnění technického řešení je křemíkový aktivní pixelový senzor 1 tvořen maticí 64 x 64 pixelů. Rozměr jednoho pixelu podle tohoto příkladu uskutečnění technického řešení je 60 x 60 μm² a celková detekční plocha má velikost 3,84 x 3,84 mm².

Podle jiného příkladu uskutečnění technického řešení je konverzní vrstva 2 tvořena polyethylenem tloušťky 2 mm. Polyethylen se užívá pro detekci rychlých neutronů.

Podle jiného příkladu uskutečnění technického řešení je konverzní vrstva 2 tvořena vrstvou izotopu lithia Li-6 nebo vrstvou fluoridu s obsahem izotopu lithia 6LiF. Tyto vrstvy naopak slouží pro detekci tepelných neutronů, přičemž síla vrstvy se používá v rozpětí od 5 do 40 mikrometrů.

Podle jiného nezobrazeného příkladu uskutečnění technického řešení obsahuje nosná deska 3 plošných spojů napájecí a pomocné elektronické obvody.

Podle jednoho konkrétního nezobrazeného příkladu uskutečnění technického řešení je křemíkovým aktivním pixelovým senzorem 1 zákaznický integrovaný obvod typu Spacepix2 vyrobený technologií CMOS.

Průmyslová využitelnost

Detekční modul detektoru neutronů podle technického řešení najde uplatnění ve fyzice i průmyslu při online monitoring toku neutronů a jeho analýze v mnohých aplikacích nejen na zemi, ale i pro měření v atmosféře nebo kosmu. Detektor se hodí jako základ pro miniaturní neutronový spektroskopický dozimetr s malou hmotností a spotřebou. Využití je v energetice a výzkumu jako přístrojové vybavení reaktoru, ve fyzice částic, pro detekci neutronů v kosmu i atmosféře, a všude tam, kde je potřeba monitorovat tok neutronů.

Claims (6)

1. Detekční modul detektoru neutronů sestávající z nosné desky (3) plošných spojů, z křemíkového aktivního pixelového senzoru (1) uspořádaného na nosné desce (3) plošných spojů, z konverzní vrstvy (2) pro generování sekundárně nabitých částic a z konektoru (5) pro propojení s nadřízeným procesorem, vyznačující se tím, že křemíkový aktivní pixelový senzor (1) je tvořen monolitickým čipem, ve kterém je integrálně do jednoho celku spojena detekční vrstva (6) pro detekci ionizujícího záření a pod ní uspořádaná vrstva (7) obsahující integrované elektronické obvody pro zesílení a digitalizaci detekovaného signálu z detekční vrstvy (6) a pro komunikaci s nadřízeným procesorem, přičemž celková tloušťka křemíkem tvořené detekční vrstvy (6) je do 10 μm, přičemž konverzní vrstva (2) je ke křemíkovému aktivnímu pixelovému senzoru (1) připojena ze strany vrstvy (7) obsahující integrované elektronické obvody, přičemž celková tloušťka této vrstvy (7) je do 40 μm.

2. Detekční modul podle nároku 1, vyznačující se tím, že tím, že konverzní vrstva (2) je ke křemíkovému aktivnímu pixelovému senzoru (1) připojena oddělitelně.

3. Detekční modul podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že nosná deska (3) plošných spojů je opatřena otvorem (4), přičemž křemíkový aktivní pixelový senzor (1) je na nosné desce (3) plošných spojů uspořádán nad tímto otvorem (4), a k němu přiléhající konverzní vrstva (2) je umístěna pod ním v otvoru (4).

4. Detekční modul podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že křemíkový aktivní pixelový senzor (1) je tvořen maticí 64 x 64 pixelů, přičemž rozměr jednoho pixelu je 60 x 60 μm² a celková detekční plocha má velikost 3,84 ^x 3,84 mm².

5. Detekční modul podle některého z nároku 1 až 4, vyznačující se tím, že konverzní vrstva (2) je tvořena polyethylenem tloušťky 2 mm pro detekci rychlých neutronů nebo vrstvou izotopu lithia Li6 nebo vrstvou fluoridu s obsahem izotopu lithia 6LiF pro detekci tepelných neutronů.

6. Detekční modul podle některého z nároku 1 až 5, vyznačující se tím, že nosná deska (3) plošných spojů obsahuje napájecí a pomocné elektronické obvody.