FI121828B - Säteilynilmaisin, menetelmä säteilynilmaisimen valmistamiseksi ja ilmaisimen käyttö säteilyn mittaamiseen - Google Patents

Säteilynilmaisin, menetelmä säteilynilmaisimen valmistamiseksi ja ilmaisimen käyttö säteilyn mittaamiseen Download PDF

Info

Publication number
FI121828B
FI121828B FI20070939A FI20070939A FI121828B FI 121828 B FI121828 B FI 121828B FI 20070939 A FI20070939 A FI 20070939A FI 20070939 A FI20070939 A FI 20070939A FI 121828 B FI121828 B FI 121828B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
detector
particles
radiation
silicon
layer
Prior art date
Application number
FI20070939A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20070939A0 (fi
FI20070939A (fi
Inventor
Francisco Garcia
Risto Orava
Giulio Pellegrini
Fantoba Manuel Lozano
Original Assignee
Finphys Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Finphys Oy filed Critical Finphys Oy
Priority to FI20070939A priority Critical patent/FI121828B/fi
Publication of FI20070939A0 publication Critical patent/FI20070939A0/fi
Priority to EP16162571.0A priority patent/EP3139409A1/en
Priority to PCT/EP2008/066716 priority patent/WO2009071587A2/en
Priority to EP08858023A priority patent/EP2227828A2/en
Publication of FI20070939A publication Critical patent/FI20070939A/fi
Priority to US12/794,627 priority patent/US8461541B2/en
Application granted granted Critical
Publication of FI121828B publication Critical patent/FI121828B/fi

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/24—Measuring radiation intensity with semiconductor detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T3/00—Measuring neutron radiation
    • G01T3/08—Measuring neutron radiation with semiconductor detectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/1446—Devices controlled by radiation in a repetitive configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14634—Assemblies, i.e. Hybrid structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
    • H01L31/035272—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
    • H01L31/035236—Superlattices; Multiple quantum well structures
    • H01L31/035263—Doping superlattices, e.g. nipi superlattices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
    • H01L31/035272—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/035281—Shape of the body

Description

Säteilynilmaisin, menetelmä säteifynilmaisimen valmistamiseksi ja ilmaisimen käyttö säteilyn mittaamiseen 5 Tekniikan ala
Keksintö koskee pii-ilmaisinta suuritehoisten säteilyhiukkasten havaitsemiseksi. Käytetty pii-ilmaisin käsittää piikiekon, jossa on pienivastuksisessa piissä oleva sisääntuloaukko, ja piidioksidista koostuvan passi voi nti kerroksen ja 10 suurivastuksisesta piistä koostuvan herkän tilavuuden säteilyhiukkasten muuntamiseksi havaittaviksi varauksiksi. Tämän lisäksi ilmaisin käsittää elektrodeja, jotka on rakennettu herkkään tilavuuteen syövytettyjen pystysuorien kanavien muodossa varauksien keräämiseksi, ja lukuelektroniikkaa sähköisten signaalien generoimiseksi kerätyistä varauksista. Keksintö koskee myös menetelmää 15 säteilynilmaisimen valmistamiseksi ja ilmaisimen käyttöä säteilyn mittaamiseen.
:;r. Tekniikan taso o o o o
r> O O 3 O
°c°o 20 Kokeellisessa ja sovelletussa hiukkasfysiikassa hiukkasilmaisin, joka tunnetaan myös .°°\ säteilynilmaisimena, on laite, jota käytetään havaitsemaan, jäljittämään ja/tai o o o ,ooo0 tunnistamaan suurienergisiä hiukkasia, kuten ytimen hajoamisen, kosmisen säteilyn 00<o tai hiukkaskiihdyttimessä tapahtuvien reaktioiden tuottamia hiukkasia. Kiihdytin on ° laite (so. kone), jota käytetään tuottamaan tällaisia suurienergisiä hiukkasia, jotka i °°v- 25 ovat varautuneista hiukkasista, kuten elektroneista, protoneista tai raskaista ioneista
O O O
koostuvia suurinopeuksisia säteitä tai pulsseja, suurenergia- ja ydinfysiikassa tapahtuvaa tutkimusta, synkrotronisäteilytutkimusta, lääketieteellisiä terapioita ja joitakin teollisia sovelluksia varten.
PO
'“"O) 0 o 30 Havaittavat hiukkaspulssit voidaan generoida laser-plasmavuorovaikutuksella erilaisten plasmasuihkutekniikoiden avulla. Fysiikassa ja kemiassa plasma on 2 tyypillisesti ionisoitua kaasua. Plasman katsotaan olevan ainutlaatuisten ominaisuuksiensa vuoksi erityinen, kaasuista erillinen olomuoto, ja sitä muodostetaan tyypillisesti lämmittämällä ja ionisoimalla kaasu, irrottamalla elektroneja atomeista, millä mahdollistetaan positiivisten ja negatiivisten varausten 5 vapaampi liikkuminen.
"Ionisoitu" viittaa yhden tai useamman vapaan elektronin läsnäoloon, jotka eivät ole sitoutuneina atomiin tai molekyyliin, ja ionisaatio on prosessi, jonka avulla neutraali atomi tai molekyyli hankkii positiivisen tai negatiivisen varauksen. Vapaat sähkövaraukset tekevät plasmasta sähköä johtavan, niin että se reagoi voimakkaasti sähkömagneettisiin kenttiin.
Säteily on fysiikassa käytettynä aaltojen tai liikkuvien subatomisten hiukkasten muodossa olevaa energiaa. Säteily voidaan luokitella ionisoivaksi tai 15 ionisoimattomaksi säteilyksi riippuen sen vaikutuksesta atomiseen aineeseen. Ionisoivalla säteilyllä on riittävästi energiaa atomien tai molekyylien ionisoimiseen, kun taas ionisoimattomalla säteilyllä sitä ei ole. Radioaktiivinen materiaali on fyysistä ,7, materiaalia, joka emittoi ionisoivaa säteilyä.
o V o o o o S o" 20
Ionisoivalla säteilyllä on riittävästi energiaa irtoamisen aikaansaamiseksi sähköisesti a o o „oooo neutraaleista atomeista, jolloin jäljelle jää varautuneita atomeja tai ioneja. Ionisoivaa
O O
o o c o°o säteilyä on neljää perustyyppiä: Alfahiukkasia (heliumytimiä), beetahiukkasia (elektroneja), neutroneja ja gammasäteitä (suuritaajuuksiset sähkömagneettiset aallot, röntgensäteet, ovat yleensä samanlaisia kuin gammasäteet niiden alkuperää cnj 25 lukuun ottamatta). Neutronit eivät ole itsessään ionisoivia, mutta niiden törmäykset ydinten kanssa johtavat muiden varautuneiden hiukkasten irtoamiseen, mikä
X
o°£ aiheuttaa ionisaatiota.
Y'ö>
(O
Koska ihmisaisti ei kykene reagoimaan ionisoivaan säteilyyn, sen läsnäolon havaitsemiseen käytetään ilmaisimia. Ilmaisimen avulla on mahdollista määritellä ! O O O <.- säteilyn tyyppi, mitata sen energia ja rekisteröidä muita parametreja. Nykyaikaisia 3 ilmaisimia käytetään myös kalorimetreinä havaitun säteilyn energian mittaamiseen. Niitä voidaan käyttää myös hiukkasten muiden ominaisuuksien, kuten momentin, spinin, varauksen jne., mittaamiseen.
5
Erityyppiselle säteilylle on erityisiä ilmaisimia. Säteilyn havaitsemiseen käytetään hyväksi aineen kanssa tapahtuvaa vuorovaikutusprosessia, jossa vuorovaikuttava väliaine muuntaa näkymättömän säteilyn havaittaviksi signaaleiksi. Jos säteily koostuu varautuneista raskaista hiukkasista, kuten alfahiukkasista, tai kevyistä hiukkasista, kuten elektroneista tai positroneista, sähkömagneettinen vuorovaikutus luo varauksia, joita voidaan kerätä ja havaita. Se voi panna myös alulle muita prosesseja, jotka voivat saada aikaan rekisteröitäviä signaaleja ilmaisimen väliaineessa. Neutraali gammasäteily vuorovaikuttaa aineen kanssa sähkömagneettisten prosessien avulla ja siirtää osan tai kaiken energiastaan elektroneihin. Muiden neutraalien hiukkasten, kuten neutronien, rekisteröimiseksi 15 turvaudutaan samankaltaisiin prosesseihin. Säteilyn on vuorovaikutettava aineen kanssa ja siirrettävä energiansa varautuneisiin hiukkasiin (elektroneihin) ja sen jälkeen edellä mainittuun havaintoprosessiin.
o o o o o O
o°„°„ Kaikki ilmaisimet käyttävät hyväksi sitä seikkaa, että säteily vuorovaikuttaa aineen »T. kanssa, useimmiten ionisaation välityksellä. Ilmaisin muuttaa ionisoivan säteilyn o°00o varastoidun energian rekisteröidyiksi signaaleiksi, tavallisesti sähköisiksi signaaleiksi.
o o o f ot o Vuorovaikutus säteilyn kanssa tapahtuu vuorovaikuttavassa väliaineessa, ja se luo f ^ varauksia, joita kerätään ja havaitaan.
‘o c<ö C\J
C\J
25 Monet tähän mennessä keksityistä ja käytetyistä ilmaisimista ovat ionisaatioilmaisimia (joista kaasuionisaatioilmaisimet ja puolijohdeilmaisimet ovat
o X
tyypillisimpiä) ja tuikeilmaisimia; on kuitenkin sovellettu myös muita täysin erilaisia
> Q O
,0°0¾ , periaatteita, kuten Cherenkovin valoa ja transitiosäteilyä.
;& 30 Yleisimmin käytetty ilmaisintyyppi perustuu ilmiöön, joka syntyy, kun varautunut
O O O C
hiukkanen kulkee kaasun läpi. Varautunut hiukkanen ionisoi kaasumolekyylit 4 reitillään kaasun läpi. Energia, joka tarvitaan elektroniparin luomiseen kaasuissa, on noin 30 eV, ja se riippuu kaasutyypistä. Jos käytetään sähkökenttää, luotu varaus kerätään elektrodeille, mikä johtaa sähköpulssiin, joka sisältää kerätyn kokonaisvarauksen ja näin ollen elektronien absorboidun energian.
5
Puolijohdeilmaisimen (semiconductor detector, solid state detector) toiminnallisuus on samankaltainen kuin kaasuionisaatiolaitteilla. Koska perusinformaationkuljettajia ovat elektroni-aukkoparit, joita on syntynyt ionisoivan hiukkasen reitillä, varaus yksikköpituutta kohti on suurempi kuin kaasumaisessa ilmaisinkammiossa.
10
Puolijohdeilmaisin on laite, joka käyttää puolijohdetta (tavallisesti piitä tai germaniumia) läpi kulkevien varautuneiden hiukkasten tai fotonien absorption havaitsemiseen. Ionisoivan väliaineen, puolijohdemateriaalin, tiheys on noin 1000 kertaa suurempi kuin kaasun. Energia, joka tarvitaan elektroni-aukkoparin luomiseen, 15 on lisäksi kymmenen kertaa pienempi, so. 3,7 eV piillä (Si) ja 2,9 eV germaniumilla (Ge). Hiukkasfysiikan alalla nämä ilmaisimet tunnetaan tavallisesti pii-ilmaisimina. Kun niiden herkät rakenteet perustuvat yhteen ainoaan diodiin, niitä nimitetään 0°s°0 puolijohdediodi-ilmaisimiksi. Kun ne sisältävät monia diodeja, joilla on erilaisia o o o o r.°o toimintoja, käytetään yleisempää termiä puolijohdeilmaisin. Puolijohdeilmaisimia on o c o o „°s°o 20 alettu käyttää yleisesti viime vuosikymmeninä erityisesti gamma- ja o o o oooo0 röntgenspektrometriassa ja hiukkasilmaisimina.
o o o o o o o o o o o ;*§ Näissä ilmaisimissa säteilyä mitataan varauksenkuljettajien määrän avulla, jotka
‘"O
vapautetaan ilmaisimessa, joka on järjestetty kahden elektrodin väliin. Ionisoivan
OJ
;00,y 25 säteilyn tuottamien vapaiden elektronien ja aukkojen (elektroni-aukkoparien) määrä »<"CVl on verrannollinen energiaan, jonka säteily siirtää puolijohteeseen. Tämän tuloksena joukko elektroneja siirtyy valenssivyöltä johtavuusvyölle ja valenssivyöhön syntyy o o yhtä suuri määrä aukkoja. Sähkökentän vaikutuksesta elektronit ja aukot kulkevat „oCn o o elektrodeille, joissa ne johtavat pulssiin, joka voidaan mitata ulkopiirissä. Aukot »“»S 30 kulkevat vastakkaiseen suuntaan elektroneihin nähden, ja molemmat voidaan mitata.
Koska elektroni-aukkoparin luomiseen vaaditun energian määrä on tunnettu ja se on 5 riippumaton tulevan säteilyn energiasta, elektroni-aukkoparien määrän mittaaminen mahdollistaa tulevan säteilyn energian selville saamisen.
Elektroni-aukkoparien tuottamiseen vaadittu energia on hyvin pieni verrattuna 5 energiaan, joka vaaditaan ioniparien tuottamiseen kaasuilmaisimessa.
Puolijohdeilmaisimissa pulssinkorkeuden tilastollinen vaihtelu on tästä johtuen pienempää ja energiaresoluutio on suurempi. Koska elektronit kulkevat nopeasti, aikaresoluutio on myös erittäin hyvä ja se on riippuvainen nousuajasta. Kaasuionisaatioilmaisimiin verrattuna puolijohdeilmaisimen tiheys on hyvin suuri, ja 10 suurienergiset varautuneet hiukkaset voivat luovuttaa energiansa mitoiltaan verrattain pieneen puolijohteeseen.
Mikroelektroniikassa kiekko on puolijohdemateriaalista, kuten piikiteestä, koostuva ohut viipale, jonka päälle on rakennettu mikropiirejä seostuksen (esimerkiksi 15 diffuusion tai ioni-implantaation), kemiallisen syövytyksen ja erilaisten materiaalien saostuksen avulla. Kiekoilla on näin ollen tärkeä merkitys puolijohdelaitteiden, kuten integroitujen piirien, valmistuksessa.
o o o o c o o o o sv. Useimmat piihiukkasilmaisimet toimivat periaatteessa siten, että seostetaan kapeita o o 20 (tavallisesti noin 100 mikrometriä leveitä) piinauhoja, jotta niistä saadaan tehtyä o v°o° diodeja, jotka sitten biasoidaan estosuuntaan. Diodi on komponentti, joka rajoittaa o o o °\io varauksenkuljettajien direktionaalista vuota. Diodi sallii olennaisesti sähkövirran f‘2 virtaamisen yhteen suuntaan, mutta estää sen vastakkaisessa suunnassa. Kun
O
^ varautuneita hiukkasia kulkee näiden nauhojen läpi, ne aiheuttavat pieniä vT 25 ionisaatiovirtoja, joita voidaan havaita ja mitata. Tuhansien tällaisten ilmaisimien o o£\] järjestäminen hiukkaskiihdyttimeen törmäyskohdan ympärille voi antaa tarkan kuvan
X
,«V siitä, mitä reittejä hiukkaset kulkevat.
/“CO
oo03 °j§ Pii-ilmaisimilla on varautuneita hiukkasia jäljitettäessä paljon suurempi resoluutio kuin o o 30 vanhemmilla tekniikoilla, kuten sumukammioilla tai lankakammioilla. Haittana on se, että pii-ilmaisimet ovat paljon kalliimpia kuin nämä vanhemmat tekniikat ja vaativat 6 monimutkaista jäähdytystä vuotovirtojen (kohinalähde) vähentämiseksi sekä kärsivät ajan myötä säteilyn aiheuttamasta heikkenemisestä.
Myös tuikelaskin voi mitata ionisoivaa säteilyä. Anturi, niin sanottu tuikeaine, koostuu 5 läpinäkyvästä kiteestä, tavallisesti fosforista, muovista tai orgaanisesta nesteestä, joka fluoresoi, kun siihen osuu ionisoivaa säteilyä. Herkkä valomonistinputki (photomultiplier tube, PMT) mittaa valon kiteestä. PMT on kiinnitetty elektroniseen vahvistimeen ja muihin elektronisiin välineisiin valomonistimen tuottamien signaalien amplitudin laskemiseksi ja mahdollisesti kvantifioimiseksi.
10
Tuikelaskimia käytetään yleisesti, koska niitä voidaan valmistaa halvalla ja niillä on silti hyvä kvanttihyötysuhde. Gammasädeilmaisimen kvanttihyötysuhde riippuu elektronien tiheydestä ilmaisimessa, ja tietyt tuikeaineet, kuten natriumjodidilla ja cesiumjodidilla aktivoitu tallium, saavuttavat suuria elektronitiheyksiä joidenkin niiden 15 elementtien suurten atomilukujen johdosta, joista ne koostuvat.
Tuikeaineet muuntavat usein suurienergisen säteilyn yhden ainoan gamman, ionin tai 0°r. neutronin suureksi määräksi pienienergisiä fotoneja, jolloin fotonimäärä absorboidun o o o o r„°o energian yksikköä kohti on melko pysyvä. Mittaamalla välähdyksen voimakkuus
O O
20 (tulevan säteilyn tuottamien fotonien määrä) on sen vuoksi mahdollista erottaa o000» alkuperäisen hiukkasen energia.
uo o o o o o
On olemassa monia erityyppisiä Csl(TI)-kiteitä esim. neutraalihiukkasanalysaattorin ce> ° ™ (Neutral Particle Analyzer, NPA) erilaisia kanavia varten, joka analysaattori on
CVJ
25 neutraalin säteilyn havaitsemiseen tarkoitettu ilmaisin. Csl(TI)-kiteitä käytetään uiMj: kiekkona, ja ne yhdistetään optisesti valomonistimiin. Niitä valmistetaan eri kokoina,
X
οφο jotka vaihtelevat 1 tuumasta (25,4 mm) 11,8 tuumaan (300 mm), ja 0,5 mm:n ogfo suuruusluokan paksuuksina.
O
K
<-· e 30 Havaittavien ionisoituneiden hiukkasten tuottamiseen nykyään käytettyjen o o o υ o plasmasuihkujen tehon kasvun tuloksena nämä ilmaisimet saturoituvat ja käyvät 7 tästä johtuen käyttökelvottomiksi mittauksessa, eikä energiaresoluutio liioin ole riittävän hyvä erilaisten ionikomponenttien erottamiseksi. Nämä ilmaisimet eivät voi toimia 100 kHz:ä suuremmilla laskentataajuuksilla pääasiassa noin 1 mikrosekunnin Csl(TI)-tuikeajasta johtuen, so. niillä ei ole mahdollista suorittaa ionisignaalien 5 pulssinkorkeusanalyysiä voimakkaan gamma- ja neutronitaustan alaisuudessa. Csl(TI)-kiteet eivät voi edes toimia vaurioitumatta suuremmalla laskentataajuudella (voimakkaassa säteilyssä) itse tuikeaineen pitkän tuikevakion johdosta.
Tässä vuorovaikuttaa kaksi mekanismia. Vaurioituminen aiheuttaa sen, ettei 10 materiaali kykene toimimaan kuten ennen, ja laskentataajuus on toinen ongelma, kun ilmaisimet saturoituvat niihin osuvien hiukkasten määrän vuoksi. Nämä mekanismit eivät liity toisiinsa. Säteilynkestolla (radiation hardness) tarkoitetaan tässä itse asiassa säteilyresistanssia tällaista kenttää kohtaan. Säteilyvaurion seurauksena energiaresoluutio heikkenee ja kiinnostuksen kohteena olevien hiukkasten amplitudi 15 käy liian pieneksi eikä sitä voida erottaa taustasignaaleista, mitä nimitetään signaali-kohinasuhteen heikkenemiseksi. Tästä syntyvän ongelman syynä on näin ollen se, että niillä on pitkä tuikeaikavakio, minkä seurauksena signaaleja ei voida integroida lyhyessä ajassa ja on käytettävä pientä laskentataajuutta.
o o e oo o « o o e o o o o*r. 20 Tekniikan tasona mainitaan US-patentti 5,552,596. Se esittää kolmiulotteista 0 0 6 0 .°·\ säteilyniImaisinlaitetta röntgen-ja gammasäteilyn havaitsemiseksi. Elektrodien ryhmä 0 6 O <i « ;·. tunkeutuu substraattibulkkiin, jonka paksuus on muutamia satoja mikroneja.
§·' ^ Giulio Pellegrinin et ai. artikkeli “Technology development of 3-D Detectors for High .T7·. 25 Energy physics and Imaging11 (Elektroniikan ja sähkötekniikan osasto, Glasgow’n “CM. * yliopisto, G128QQ UK) esittää ilmaisinbulkkiin tunkeutunutta kolmiulotteista
X
elektrodien ryhmää. Käytetään noin 200 mikronin paksuista piikerrosta. Tämän ro· rakenteen edut sisältävät lyhyitä keräysetäisyyksiä, nopeita keräysaikoja ja alhaisia :σ> : tyhjennysjännitteitä (depletion voltages) valitusta elektrodien läpimitasta ja jaosta
. Q
'oä·' 30 riippuen.
8
Samankaltaisia kolmiulotteisia (3D) puolijohdeilmaisimia, joissa on edellä mainitun tekniikan tason kaltaisia piikiekkoja, on esitetty myös julkaisuissa W02006/005803, US 2007/0222012, US5889313, US6204087, US2002/0155636 ja US6072181.
5 Tavanomaisissa puolijohdeilmaisimissa syntyy ongelma, kun mitataan suuritehoista säteilyä, kuten 1010—1011 neutronia/cm2, herkän tilavuuden piibulkin kärsimän sisäisen vaurion vuoksi. Vaurio korreloi ilmaisimen paksuuden kanssa; tämä merkitsee sitä, että suuremmalla paksuudella vaurion todennäköisyys on suurempi, siis toisin sanoen vaurio on verrannollinen paksuuteen.
10 Säteilyllä, joka osuu ilmaisimeen, on aikaa tuhota ilmaisin ja aikaansaada vaurioita herkässä piikerroksessa, johon elektronien ja aukkojen on ajateltu muodostuvan. Piikiekko on rakennettava kuitenkin siten, että kapasitanssi olisi riittävän pieni. Myös tekniset ongelmat ovat asettaneet rajoituksia kiekkojen rakenteelle. Tällaista 15 suuritehoista säteilyä ei sen vuoksi voida mitata tavanomaisilla puolijohde- ja pii-ilmaisimilla.
Kevyiden ionien havaitseminen on hyvin vaikeaa, koska mikä tahansa materiaali t ( c ;v, tuloikkunassa voi pienentää energiaa ja jopa pysäyttää tulevat ionit.
•:'. 20 Standardinmukaiset säteilynilmaisimet toimivat täystyhjennysmenetelmällä, ja tämä vaatii elektrodien käytön ilmaisinbulkin molemmilla puolilla. Ionien tuloikkunassa tarvitaan sen vuoksi metallinen elektrodi, joka toimii takapuolen kontaktina. Eräät o toiset tekijät [Tindall et ai.] ovat ehdottaneet ultraohuiden metallikerrosten käyttöä.
δ
CVJ
^ 25 US-patentti 6,259,099 esittää ultraohutta ionisoivan säteilyn ilmaisinta, joka käyttää c\! tällaisia sähkökontakteja ilmaisintilavuuden molemmilla puolilla. Kahden elektrodin , jr välille on välttämätöntä johtaa jännite sähköisen signaalin saamiseksi. Metallit ovat o> ylä- ja alapinnoilla. Jännite johdetaan pystysuorasti. Metallikerroksen käyttö
OO
>o sisääntuloikkunassa on esteenä pienienergisten ionien havaitsemiselle, ja tämä o 30 johtuu niiden sisääntuloikkunan paksuudesta.
9
Tavanomaisten pii-ilmaisimien ja puolijohdeilmaisimien toinen ongelma on se, että kun tarkoituksena on mitata p- (protoneja), d- (deuteroneja), t- (tritoneja) ja a-hiukkasia, neutroneja ja gammahiukkasia sisältävä taustasäteily olisi eliminoitava. Tavanomaiset puolijohdepii-ilmaisimet eivät ole riittävän herkkiä erottamaan 5 haluttujen hiukkasten ja neutronien ja gammahiukkasten välillä, koska ne luovuttavat enemmän energiaa havaittuun signaaliin kuin aiotut mittaukset. Plasmassa on monia erilaisia havaittavia hiukkasia. Kun gamma- ja neutronitaustat ovat voimakkaita, plasmassa syntyneitä tulevien hiukkasten eri tyyppejä on sen vuoksi vaikeaa tunnistaa.
10
Keksinnön tavoitteena on ilmaisin, jonka avulla voidaan mitata suuritehoista säteilyä ja joka on riittävän herkkä erottamaan p- (protonien), d- (deuteronien), t- (tritonien) ja α-hiukkasten aiheuttamia signaaleja neutroneja ja gammahiukkasia sisältävästä taustasäteilystä.
15
Keksinnön yhteenveto
O O O O O O
o o o r/„ Keksinnön mukainen pii-ilmaisin suuritehoisen säteilyn tai hiukkasten, varsinkin O <; 20 protonien, deuteronien, tritonien ja α-hiukkasten, havaitsemiseksi, joka käsittää O O O o ,000,, piikiekon, jossa on sisääntuloaukko, joka on syövytetty piistä koostuvan o c o o u s°o pienivastuksisen tilavuuden läpi, suurivastuksisesta piistä koostuvan herkän o o o 0 ,.00S tilavuuden säteilyhiukkasten muuntamiseksi havaittaviksi varauksiksi, ja joka herkkä ^ tilavuus (3) on se ilmaisimen osa, jota käytetään hiukkasten havaitsemiseksi, pieni- ja
C\J
υ°°·ν 25 suurivastuksisten piikerrosten välissä olevan passivointikerroksen. Ilmaisin käsittää
° G C\J
.L ^ lisäksi elektrodeja, jotka on rakennettu herkkään tilavuuteen syövytettyjen
X
.’g pystysuorien kanavien muodossa varausten keräämiseksi, ja lukuelektroniikkaa j o o =ojjg signaalien generoimiseksi kerätyistä varauksista. Ilmaisin on pääasiassa tunnettu “»o siitä, että se on rakennettu ottamaan havaittava säteily tai hiukkaset sisään suoraan 1 C ^ ‘-g 30 passivointikerroksen läpi, ja siitä, että herkän kerroksen paksuus on valittu
C O O O
havaittavien hiukkasten keskimääräisen törmäysvälin funktiona.
10
Ilmaisimessa voi lisäksi olla esim. polyeteenimoderaattori sisääntuloikkunassa neutronien havaitsemiseksi.
5 Elektrodit ovat esim. n- ja p-tyyppistä poly-piitä, joissa on Schottky kontakti.
Keksinnön mukaisessa menetelmässä tällaisen ilmaisimen valmistamiseksi käytetään SOI-kiekkoa (semiconductor-on-insulator), joka käsittää kaksi n-tyypin piistä koostuvaa ulointa kerrosta ja piidioksidista koostuvan välikerroksen. 10 Menetelmä on pääasiassa tunnettu vaiheista, joissa valitaan toisen piikerroksen paksuus, joka on etupinnalla oleva herkkä kerros, havaittavien hiukkasten keskimääräisen törmäysvälin funktiona, kasvatetaan tai saostetaan eristekerros kiekon molemmille pinnoille, syövytetään reikiä herkän kerroksen muodostavaan kerrokseen piioksidikerroksen saavuttamiseksi, seostetaan reiät elektrodien 15 luomiseksi, saostetaan ja kuvioidaan metallikerros kiekon etupinnalle ja reititetään metallikerros lukuelektroniikkaan, ja muodostetaan ikkuna kiekon takapinnalle piioksidikerroksen saavuttamiseksi.
g o o o c o C· O o c f «a Keksinnön mukaista ilmaisinta voidaan käyttää suuritehoisten säteilyhiukkasten
O O
c/ta, 20 havaitsemiseen siten, että säteily tai hiukkaset menevät sisään ilmaisimeen f00, sisääntuloikkunan kautta, neutraalit atomit ionisoidaan suurivastuksisesta piistä υ o o °\o koostuvan herkän tilavuuden sisällä, herkkään tilavuuteen syövytettyjen elektrodien o : £-"o välille johdetaan jännite ja elektrodien kanssa tapahtuvan kontaktin tuloksena ^ syntyneet signaalit havaitaan lukuelektroniikan avulla.
^ 25
AT
aa Sitä voidaan myös käyttää suuritehoisen säteilyn havaitsemiseen
CC
a\ neutraalihiukkasanalysaattorissa (Neutral Particle Analyzer, NPA), neutronien '•Go .-pj,, havaitsemiseen alfahiukkasten indusoimien reaktioiden, spontaanin fission ja ^ σ>« k indusoidun fission yhteydessä, pienienergisten röntgensäteiden havaitsemiseen, 'W 30 suurienergisten röntgen- ja gammasäteiden havaitsemiseen ja/tai pienienergisten
i l o G
raskaiden ionien havaitsemiseen.
11
Keksinnön mukaisen ilmaisimen ja menetelmän eri suoritusmuodot on esitetty alivaatimuksissa.
5 Kuviossa 3 tämän tekstin yksityiskohtaisessa kuvausosassa on esitetty tarkka suhde, kuinka herkkä kerros on valittu havaittavien hiukkasten keskimääräisen törmäysvälin funktiona.
Sisääntuloikkunassa on tämän lisäksi edullisesti polyeteenimoderaattori neutronien 10 havaitsemiseksi. Polyeteeniä käytetään hidastamaan neutronien energiaa, minkä jälkeen ne vuorovaikuttavat Bohrin avulla ja generoivat alfahiukkasia, jotka havaitaan ilmaisimella. Polyeteeniä käytetään näin ollen moderaattorina energian vähentämiseksi. Toisin sanoen, kun neutronien energia on pieni, ne voivat vuorovaikuttaa epäelastisten ydinreaktioiden välityksellä ja tuottaa alfahiukkasia. 15 Nämä hiukkaset pysähtyvät täydellisesti ilmaisimessa, ja signaaleja voidaan havaita. Passivointikerros on tärkeä vain pienienergisten hiukkasten (< 100 keV) yhteydessä. Ilmaisimen paksuudella tarkoitetaan toisinaan herkän tilavuuden (vaihtelee hiukkasen ja niiden energian suhteen) ja tukikerroksen (300 mikronia) summaa. Keksinnössä o o c o s v„ herkän kerroksen paksuus on kuitenkin tärkeä.
o o o o o 20 O O O Cl (J o „oo°0 Keksinnön mukainen ilmaisin on optimoitu havaitsemaan raskaita hiukkasia ja o o o o o suodattamaan neutroneja ja gammahiukkasia. Se voi kestää suuria säteilymääriä,
o CO
,“S eikä se saturoidu yhtä helposti kuin tavanomaiset ilmaisimet. Voidaan havaita
'VO
, erilaisia hiukkasia. Kyky kestää suuria säteilymääriä on välttämätön esim.
CM
. “Y 25 fuusioreaktoreiden hallinnan kannalta.
Voj
CM
o o Tämän konfiguraation uudenlainen lähestymistapa on pylväsmäisistä elektrodeista c. o koostuvan 3D-tekniikan käyttö puolijohdebulkin sisällä ultraohuen ilmaisimen . ös yhteydessä, joka on valmistettu SOI-kiekkoon (Silicon On Insulation). Ilmaisimen
uO
30 pienen paksuuden johdosta se on "läpinäkyvä" taustahiukkasten suhteen, so. nämä o o c o o hiukkaset generoivat hyvin pieniä, havaintokynnyksen alapuolella olevia signaaleja 12 tai ne eivät vuorovaikuta lainkaan, kun taas raskaat hiukkaset pysähtyvät täysin ilmaisinbulkkiin generoiden signaaleja, jotka lukuelektroniikka lukee.
Pylväsmäisiä 3D-elektrodeja käytetään, jotta vältetään kontaktikerroksen tarve 5 hiukkasten sisääntuloikkunassa. Sähkökontaktit (elektrodit) ovat pylväitä. On kahdentyyppisiä pylväitä vuorotellen positiiviselle ja negatiiviselle jännitteelle. Jännite johdetaan vaakasuorassa, eikä sisääntuloikkunassa tarvita silloin metallia.
Ikkunan passivointikerroksella voi lisäksi olla paksuus, joka on vain muutamien 10 nanometrien luokkaa. Pylväsmäinen rakenne mahdollistaa varausten hyvin nopean keräämisen, mikä on olennaista suurten laskentataajuuksien kannalta, joita tarvitaan suuritehoisen hiukkasvuon tapauksessa. Pylväsmäiset elektrodit mahdollistavat lopuksi hyvin suuren säteilynkeston.
15 SOI-kiekon (Silicon On Insulation) käyttö aktiivisen suurivastuksisen materiaalin erottamiseen epäaktiivisesta pienivastuksisesta materiaalista vähentää varautumisen ja polarisaation vaikutusta raskaiden ionien virtauksille tapahtuneen pitkän o°°°o altistumisen jälkeen.
O o o O O o o o o o o ocooo 20 Keksinnön mukainen pii-ilmaisin voi kestää virtauksia, jotka ovat 1015 hiukkasta/cm2, o o o 0°°°e ilman varausten keräystehon merkittävää heikkenemistä.
o o o o o
O O O O
o oo o c'-30 Keksintö käyttää ohutta piikiekkoa herkkänä tilavuutena (muutamia kymmeniä ‘,9* , mikroneja), jotta saadaan vähennettyä herkkyyttä plasmassa läsnä olevalle
(M
25 taustasäteilylle. Samanaikaisesti ilmaisimella on lähes 100 %:n teho ionien \cv° 00¾ havaitsemisen suhteen. Kolmiulotteista elektrodirakennetta käytetään ensisijaisesti ° 1° Λ sisääntuloikkunan kontaktikerroksen välttämiseksi ja myös generoitujen <.· u o
(JOO
varauksenkuljettajien kulkuajan vähentämiseksi herkässä tilavuudessa, jotta u σ>ι mahdollistetaan suurempi laskentataajuus ja parannetaan säteilynkestoa. Keksinnön
o S
30 avulla voidaan käyttää jopa megahertsitason (MHz) laskentataajuuksia tekniikan o C (. 000 0 0 tason mukaisten ilmaisimien 100 kHz:iin verrattuna. Tämä aikaansaa 10-100- 13 kertaisen tekijän suuruisen lisäyksen. Ilmaisimen suorituskykyä parannetaan näin ollen paljon. Keksinnön mukaisella ilmaisimella on mitä parhain resoluutio erilaisia varautuneita hiukkasia jäljitettäessä aiempiin puolijohteisiin ja aiempiin tuikeaineisiin verrattuna paremman sisäisen energiaresoluution ja paremman 5 laskentataajuuskyvyn vuoksi. Resoluution odotetaan paranevan kymmenkertaisesti tavanomaisiin tuikeilmaisimiin ja puolijohdeilmaisimiin verrattuna.
Kokeet ovat osoittaneet, että taustasignaalien osalta saatu pulssinkorkeusjakauma pysyy hyvin pienten amplitudien alueella toisin kuin ionien luomilla pulsseilla, joilla on 10 huomattavasti suurempia amplitudeja. Tämän johdosta ionien generoimia signaaleja tunnistetaan helposti fotonien, neutronien tai vähäisessä määrin ionisoivien hiukkasten generoimien taustasignaalien päällä.
Keksinnön sovelluksia on esim. fuusioreaktorin korkealämpötilaisessa 15 plasmadiagnostiikassa, jossa tarvitaan neutraalihiukkasanalysaattoria (Neutral Particle Analyzer, N PA). Eräs toinen sovellus on tarkoitettu neutronien havaitsemiseen esim. alfahiukkasten indusoimien reaktioiden, spontaanin fission ja o o indusoidun fission yhteydessä. Vielä muita mahdollisia sovelluksia on tarkoitettu o o υ o c o oö^o pienienergisen röntgensäteilyn havaitsemiseen, suurienergisen röntgen- ja o o °«c"o 20 gammasäteilyn havaitsemiseen ja pienienergisten raskaiden ionien havaitsemiseen.
0 0 0 o 0 O o o o o o o0co Keksintöä kuvataan seuraavaksi havainnollistavan kuvion ja sovellusesimerkin
oo J
O CIO
“o ° avulla. Keksintö on kuitenkin rajoitettu näiden esimerkkien yksityiskohtiin.
li ci ϊ\1 dj :<’TT 25 J Kuviot
° T
-E
o u ^ Kuvio 1 on kaavakuva keksinnön mukaisesta ilmaisimesta
Kuviot 2a-2h esittävät keksinnön mukaisen ilmaisimen valmistusprosessia 30 Kuvio 3 esittää taulukkoa, joka esittää mitattavien hiukkasten energian vs. herkän kerroksen paksuuden välistä riippuvuutta keksinnön mukaisessa ilmaisimessa 14
Kuvio 4 on yleiskuva laitteesta, jossa keksinnön mukaista ilmaisinta voidaan soveltaa
Yksityiskohtainen kuvaus 5
Kuvio 1 on kaavakuva keksinnön mukaisesta ilmaisimesta. Keksinnön mukaisella ilmaisimella havaittava säteily 1 tulee sisään pienivastuksisessa piikerroksessa 4 olevan sisääntuloikkunan kautta, kuten kuviossa 1 on esitetty. Säteily 1 koostuu p-(protoneista), d- (deuteroneista), t- (tritoneista) ja α-hiukkasista sekä n- (neutroneista) 10 ja γ-hiukkasista. Vain α-alfa, p-rotonit, d-euteronit ja t-ritonit ovat kiinnostavia keksinnössä, neutronien ja gammahiukkasten generoimat signaalit olisi eliminoitava.
Sisääntuloikkunaan tultuaan säteily kulkee piidioksidista valmistetun ohuen passivointikerroksen 6 läpi. Tämä kerros on suojakerros, joka muodostaa ilmatiiviin 15 tiivisteen piirielementtien päälle. Tämä välissä oleva passivointikerros 6 erottaa suuri-ja pienivastuksiset kerrokset toisistaan, jolloin paksuus on niin ohut kuin valmistuksen näkökulmasta on mahdollista. Passivoinnin tehtävänä on neutraloida herkän tilavuuden (suurivastuksisen piin) pintavaraus, ja sen on oltava ohut, jotta vältetään o s Vo hiukkasten absorptio, ennen kuin ne saavuttavat ilmaisimen herkän tilavuuden.
20
G O tJ O
Takapuolen ikkunalla, joka on passivoitu tarkoituksenmukaisella eristemateriaalilla <|\c (plasmanitridi ja piidioksidi ovat passivointiin ensisijaisesti käytetyt materiaalit), on <TEN kuitenkin tavallisesti tietyn sovelluksen mukaan asetettu paksuus.
"o ‘ cv cv -“T ; 25 a-, p-, d- ja t-hiukkaset pysähtyvät herkkään tilavuuteen 3, kun taas loput hiukkaset,
CV
so. n- ja γ-hiukkaset, kulkevat läpi. Herkkä tilavuus 3 on suurivastuksista piitä, ja se
X
on osa ilmaisinta, jota käytetään hiukkasten havaitsemiseen. Ilmaisimen herkässä , ^ tilavuudessa ne pysähtyvät ja luovuttavat kaiken energiansa ilmaisimeen, ja tämä ^ tuottaa signaalin, joka on verrannollinen absorboituneeseen hiukkasenergiaan.
: O; 30 Suuren vastuksen yhteydessä esiintyy pieni vuotovirta. Jos vuotovirta olisi suuri, hiukkasista tuloksena olevia signaaleja ei voitaisi havaita. Passivointikerroksen 6 ja 15 herkän suurivastuksisen kerroksen paksuus on yhteensä noin 1-100 pm, edullisesti 1-50 pm.
Elektrodien 2 (viisi elektrodia havainnollistettu kuviossa 1) kolmiulotteinen ryhmä 5 tunkeutuu ilmaisinbulkkiin 3, joka on valmistettu piistä ja joka on sisään tulevan säteilyn 1 kanssa vuorovaikuttava herkkä tilavuus, kuten kuviossa 1 on esitetty. Positiiviset elektrodit on merkitty kirjaimella p ja negatiiviset elektrodit kirjaimella n. Merkki + tarkoittaa tässä sitä, että elektrodien molemmat materiaalit on seostettu hyvin suuressa määrin.
10
Sisään tulevan säteilyn raskaat ionit saavuttavat elektrodien 2 ryhmän piistä koostuvan substraattimateriaalin 4 takapinnalla olevan sisääntuloikkunan kautta. Tämä pienivastuksinen tilavuus tarvitaan, koska tähän osaan ilmaisinta absorboituu paljon säteilyä. Akkumuloitunut varaus tuhoaisi tämän ilmaisimen ilman tämän osan 15 poistamista. Se, että valmistetaan tämä pienivastuksinen substraatti 4 ja yhdistetään se maahan, mahdollistaa kaiken siihen akkumuloituneen varauksen poistamisen. Substraatin 4 paksuus on noin 300 pm.
o o o (. o o o o o sv,, Mikä tahansa ilmaisimeen absorboitunut säteily tuottaa elektroneja ja aukkoja o o y o 20 herkkään tilavuuteen. Tässä esimerkissä alfahiukkanen aikaansaa o O o o törmäysionisaation, joka generoi yhtä suuren määrän elektroneja ja aukkoja.
O & Cl s°o Elektronit liikkuvat positiivista elektrodia kohti ja aukot liikkuvat negatiivista elektrodia kohti, kun samanmerkkiset varaukset hylkivät toisiaan ja vastakkaismerkkiset
o CD
^ varaukset vetävät toisiaan puoleensa, cv fT. 25 "«Ovi
Ionit vuorovaikuttavat bulkkimateriaalissa 3 ja generoivat elektroni-aukkopareja
X
määränä, joka on verrannollinen niiden energiaan. Eri elektrodien 2 välille o o o p.'$ generoitunut sähkökenttä erottaa sitten elektroni-aukkoparit. Varaukset ajautuvat °«j^ elektrodeille 2, ja lukuelektroniikkaan 5 generoidaan signaali.
v! oÖ
.'OOOO
o o 30 16
Elektrodit 2 biasoidaan sähkökentän luomiseksi, joka pyyhkäisee varauksenkuljettajat bulkin 3 läpi samansuuntaisesti kiekkopintaan 4 nähden. Elektroneja ja aukkoja kerätään sitten vastakkaisesti biasoiduille elektrodeille 2. Päämääränä on asettaa maksimiajautuma (maximum drift), x, ja tyhjennysetäisyys 5 (depletion distance), W, elektrodivälin avulla mieluummin kuin ilmaisimen paksuuden avulla, kuten tavanomaisemmassa planaaritekniikassa. Tarkoituksenmukaisen sähkökentän yhteydessä keräysaika voi olla alle 1 ns.
Tämän rakenteen etuna on se, että ilmaisin on tyhjennettävä vain yhdestä pylväselektrodista viereiseen vastakkaisen polariteetin pylväselektrodiin minkä 10 tahansa paksuisen ilmaisimen tyhjentämiseksi täysin. Kahden pylväselektrodin välinen etäisyys määräytyy ilmaisimen halutun spatiaalisen resoluution perusteella. Ilmaisinbulkin paksuus asetetaan siten, että saadaan havaittua varautuneiden ionien kokonaisenergia ja vähennettyä gammahiukkasista peräisin olevaa taustaa. Passivointikerroksen ja herkän kerroksen kokonaispaksuus valitaan havaittavien 15 hiukkasten keskimääräisen törmäysvälin funktiona.
Passivointikerroksen takapinta 6 on ohennettu haluttuun paksuuteen tietystä „cc°(, sovelluksesta riippuen. Eräs toinen vaihtoehto on syövyttää passivointikerros täysin O (« o o Γο\ sisääntuloikkunan sisäpuolelta ja kasvattaa tai saostaa sitten uusi halutun paksuinen 20 passivointikerros. Piimateriaalia, joka on jätetty ikkunan ympärille, joka on avattu c°°\ ionien sisääntulon sallimiseksi, käytetään koko laitteen tukena ja lukuelektroniikan c°o sijoittamiseen. Lukuelektroniikka 5 on yhdistetty elektrodeihin 2 bump bonding - tekniikalla.
1 °o°
CM
CM
fT· 25 Täystyhjennystoimintoon tarkoitettu sähkökenttä on vaakasuora, sitä ylläpidetään
°CM
corn pylväiden välissä, eikä takapuolen metallikontaktia sen vuoksi tarvita. Pintavuodon vähentämiseksi ainoa kerros tuloikkunassa on passivointikerros, joka voi olla niinkin U O o ohut kuin alle 1 nm.
'' CO· “ocOi
dO
1ΪΝ 30 Kuviot 2a-2h esittävät keksinnön mukaisen ilmaisimen mahdollista valmistusprosessia.
17
Valmistusprosessissa voidaan käyttää kuviossa 2a havainnollistettua kaupallista SOI-kiekkoa (semiconductor-on-insulator). Tässä esimerkissä käytetyssä piikiekossa on n-tyypin piikerroksia 101, 103 piioksidikerroksen 102 molemmilla puolilla. 5 Suurivastuksisen kerroksen paksuus on valittu havaittavien hiukkasten keskimääräisen törmäysvälin funktiona.
Kiekko puhdistetaan ensin kaikista epäpuhtauksista, ja molemmille pinnoille kasvatetaan tai saostetaan sitten eristekerros 102 (kuvio 2b).
10 Piikiekkoon syövytetään lieriömäisiä (tai mitä tahansa muita sopivan muotoisia) reikiä 104. Ensimmäinen reikäjoukko syövytetään ilmaisinpinnan läpi joko MEMS-käsittelytekniikoilla tai millä tahansa muulla sopivalla menetelmällä. Reiät ulottuvat SOI-substraatin oksidikerrokseen. (Kuvio 2c) 15 Reikien sisäpuolelle täytyy muodostaa kontakti. Reiät seostetaan sen vuoksi p-i-n-diodien luomiseksi. Yksi tapa tämän suorittamiseksi on täyttää reiät boorilla tai fosforilla seostetulla polypiillä. Polypii täytyy poistaa kiekon pinnoilta ja jättää vain /:% reikien sisäpuolelle. (Kuvio 2d)
(' O O
,c:.% 20 Toinen reikäjoukko 105 syövytetään ilmaisimen pintaan MEMS-käsittelytekniikoilla tai .°1% millä tahansa muulla sopivalla menetelmällä. Reiät ulottuvat SOI-substraatin (Λ oksidikerrokseen 102. (Kuvio 2e)
CO
t. r ^ cm Toisen reikäjoukon sisäpuolelle täytyy muodostaa kontakti. Reiät seostetaan sen i C\] “V 25 vuoksi p-i-n-diodien luomiseksi. Yksi tapa tämän suorittamiseksi on täyttää reiät ;·>&! boorilla tai fosforilla seostetulla polypiillä. Polypii täytyy poistaa kiekon pinnoilta ja jättää vain reikien sisäpuolelle. (Kuvio 2f) cccO) co lTo Kontaktit kummankin tyyppisiin pylväisiin muodostetaan saostamalla ja kuvioimalla
O
30 metallikerros, ja kiekon etupinta voitaisiin suojata passivointikerroksella. Kontakti 18 reititetään metallijohtimella lukuelektroniikkaan, joka sijaitsee ilmaisimen sivulla. (Kuvio 2g)
Takapuolen eristekerrokseen avataan ikkuna 107. Ikkuna vastaa ilmaisimen aktiivista 5 aluetta. (Kuvio 2h)
Edellä mainitussa vaiheessa avattua ikkunaa vastaava alue syövytetään sopivalla menetelmällä, kuten reaktiivisella ionisyövytyksellä tai anisotrooppisella märkäkemiallisella syövytyksellä SOI-kiekor> oksidikerroksen saavuttamiseksi. (Kuvio 10 2i)
Sisääntuloikkunan 107 oksidikerros ohennetaan lopuksi haluttuun paksuuteen. Vaihtoehtoisesti se voidaan syövyttää täysin ja uusi kerros kasvatetaan tai saostetaan. (Kuvio 2j) 15
Keksinnössä herkän kerroksen paksuus valitaan havaittavien hiukkasten keskimääräisen törmäysvälin funktiona. Keskimääräisellä törmäysvälillä tarkoitetaan , tietyn energian omaavien hiukkasten kantamaa (range) tai kulkumatkaa (traversing l.' o o tVo length).
20 ( <.; o ο"°\ Kuvio 3 esittää taulukkoa, joka esittää mitattavien hiukkasten energian vs. herkän ti o o (Λ n kerroksen paksuuden välistä mahdollista riippuvuussuhdetta keksinnön mukaisessa o,. ilmaisimessa. Taulukossa on hiukkasten kantama (keskimääräinen törmäysväli) o <m piissä. Kantama tarkoittaa sitä, kuinka suuren paksuuden läpi ne voivat kulkea i
C\J
: v: 25 piimateriaalissa suhteessa hiukkasten energioihin.
..oCMö
Kuviossa 3 olevassa taulukossa käytetyt yksiköt ovat mikroneja, nanometrejä ja »aa ängströmejä. Mikroni on yhtä suuri kuin 10 000 (kymmenentuhatta) ängströmiä.
"o llmaisinkielessä käytetään tavallisesti mikroneja, sisääntuloikkunoiden osalta
I DC
-o 30 nanometrit ovat yleisempiä. Hyvin pienienergisten, kymmenien keV:ien, hiukkasten CM1· kantama on lopuksi käytännöllisempää ilmaista ängströmeinä. Tässä taulukossa on 19 kaksi pääkategoriaa, hiukkastyyppi ja sen energiat. Kussakin ruudussa kahdesta arvosta päällä oleva arvo tarkoittaa herkän kerroksen paksuutta (tavalla, jolla se valitaan käytännössä) tuon tietyn energian ja hiukkasen osalta; alla oleva arvo vastaa keskimääräistä törmäysväliä tai kantamaa piissä.
5
Kuvio 4 on yleiskuva laitteesta, jossa keksinnön mukaista ilmaisinta voidaan soveltaa.
Neutraaleja atomeja menee kuvion 2 mukaiseen diagnostiseen järjestelmään 10 vaakasuoran aukon 1 kautta, joka on kooltaan muutamia millimetrejä, ja pystysuoran aukon 2 kautta. Neutraalit atomit ionisoidaan sitten ohuen hiilikalvon 3 avulla, joka on sijoitettu niiden lentoradalle. Radalle on sijoitettu yksi ilmaisin 4 niitä ionisoituneita hiukkasia varten, jotka ovat suorassa kanavassa kohdistustarkoituksia varten.
15 Tuloksena olevat tämän ionisoituneen virran varautuneet hiukkaset ovat havaittavia hiukkasia. Erilaisia energioita ja massoja erotetaan kammioon 5 luotujen rinnakkaisten magneetti- ja sähkökenttien avulla. Säteilyn aktiivinen tilavuus ;c;,% saavuttaa 100-300 miljoonan asteen lämpötiloja, joten jos tämä kuuma kaasu koskettaisi reaktorin seiniä, ne sulaisivat. Jotta kaasua estetään koskettamasta <' o 20 seiniä, kaasun rajaamiseen käytetään magneettikenttää. Plasma liikkuu siten o fcc. reaktorissa koskettamatta putken sisäpuolella olevia seiniä, jolla putkella on kaaren •;\ti muoto. Viitenumero 6 esittää sähkökentän luomiseen tarkoitetut välineet. Hiukkaset :°¾ havaitaan keksinnön mukaisilla ilmaisimilla 7, jotka on sijoitettu havaitsemaan
"O
^ massasta ja energiasta riippuen eri reittejä omaavia hiukkasia.
C\1 ; -7 25 “6g ,,οΟί Magneettikentän vuoksi plasmasta ei voi erota varautuneita hiukkasia, mutta
Vg tarkoituksena on mitata plasmassa olevien hiukkasten lämpötila, tiheys, palaneen , polttoaineen tila ja monia muita parametreja.
-o , © “O 30 Neutraaleja hiukkasia on injektoitu, ja nuo neutraalit hiukkaset vuorovaikuttavat plasmassa olevien varautuneiden hiukkasten kanssa ja vaihtavat elektroneja, ja ne 20 neutraalit hiukkaset, jotka varautuvat (eivät voi mennä ulos), ja ne varautuneet hiukkaset, jotka vastaanottavat elektronit, muuttuvat neutraaleiksi (so. voivat mennä ulos, mutta ne sisältävät mitattavaa informaatiota (lämpötilan jne.)). Hiukkaset, jotka lähtevät nyt plasmasta, ovat siten neutraaleja (A0), ja ne on jälleen vaihdettava, jotta 5 ne varautuvat ja ovat havaittavissa NPA-analysaattoria käyttäen.
Siispä sen jälkeen, kun varautuneet hiukkaset, kuten He0, ovat kulkeneet läpi, irrotuskalvo 3 menettää elektronit ja varautuu, ja sen jälkeen voidaan käyttää magneettikenttää ja sähkökenttää hiukkasten lajittelemiseen eri laatikoihin 7 10 (keksinnön mukaisiin ilmaisimiin). Hyvin suurienergisillä hiukkasilla on pidempiä lentoratoja, ja pienienergisillä hiukkasilla on pieniä ja kaarevampia lentoratoja. Tällä tavalla voidaan saada monia hiukkasia ensimmäiseen ilmaisimeen ja niin edelleen aina viimeiseen laatikkoon saakka. Sen jälkeen voidaan laatia diagrammi kulloisessakin ilmaisimessa olevien hiukkasten määrän perusteella.
15
Hiukkaset, jotka osuvat ilmaisimeen, ovat niitä varautuneita hiukkasia, jotka ovat saapuneet taivutusmagneetin jälkeen. Neutraalit hiukkaset jatkavat yhtä suoraa lentorataa pitkin irrotuskalvon 3 jälkeen.
O O o C O
f no « o o o o o o
o O
o o o o o o o o o ;°ö.
°oTTi o
(M
o- , o o o o C\Jo Ο€0ξ|θ
o CE
O CQ_0 O O O o o „ ° σ>, - oy °O) Ό c, JS, ‘•8 u o

Claims (8)

21
1. Pii-ilmaisin suuritehoisen säteilyn (1) tai hiukkasten, varsinkin protonien, deuteronien, tritonien ja α-hiukkasten, havaitsemiseksi, joka käsittää piikiekon, jossa 5 on sisääntuloaukko, joka on syövytetty piistä koostuvan pienivastuksisen tilavuuden (4) läpi, suurivastuksisesta piistä koostuvan herkän tilavuuden (3) säteilyhiukkasten (1) muuntamiseksi havaittaviksi varauksiksi ja joka herkkä tilavuus (3) on se ilmaisimen osa, jota käytetään hiukkasten havaitsemiseksi, pieni- ja suurivastuksisten piikerrosten (3, 4) välissä olevan passivointikerroksen (6), ja jolloin 10 ilmaisin käsittää lisäksi elektrodeja (2), jotka on rakennettu herkkään tilavuuteen (3) syövytettyjen pystysuorien kanavien muodossa varausten keräämiseksi, ja lukuelektroniikkaa (5) signaalien generoimiseksi kerätyistä varauksista, tunnettu siitä, että ilmaisin on rakennettu ottamaan havaittava säteily (1) tai hiukkaset sisään suoraan passivointikerroksen (6) läpi, ennen kuin saavuttavat 15 ilmaisimen herkän tilavuuden (3), jossa ne havaitaan, ja siitä, että herkän kerroksen (3) paksuus on valittu havaittavien hiukkasten keskimääräisen törmäysvälin funktiona. r,%
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ilmaisin, tunnettu siitä, että passivointikerroksen p n j”*: 20 (6) paksuus on luokkaa muutama nanometri pienienergisen säteilyn mittaamiseksi.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen ilmaisin, tunnettu siitä, että ;o; sisääntuloikkunassa on tämän lisäksi polyeteenimoderaattori neutronien ^ havaitsemiseksi. 25 •:c\i:
4. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 3 mukainen ilmaisin, tunnettu siitä, että | elektrodit (2) ovat n- ja p-tyypin polypiitä. ,10>, ' „poi
5. Jonkin patenttivaatimuksista 1 - 4 mukainen ilmaisin, tunnettu siitä, että hi 'o 30 elektrodit (2) on valmistettu Schottky-kontaktin avulla. '«' C\I 22
6. Jonkin patenttivaatimusten 1 - 5 mukainen ilmaisin, tunnettu siitä, että säteilyhiukkasten (1) muuntamiseksi havaittaviksi varauksiksi herkkään tilavuuteen on johdettu jännite syövytettyjen elektrodien (2) välille ja elektrodien (2) kanssa tapahtuvan kontaktin tuloksena syntyneet signaalit on havaittavissa lukuelektroniikan 5 (5) avulla.
7. Menetelmä jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukaisen ilmaisimen valmistamiseksi SOI-kiekosta (semiconductor-on-insulator), joka käsittää kaksi n-tyypin piistä koostuvaa ulointa kerrosta (101, 103) ja piidioksidista koostuvan 10 välikerroksen (102), tunnettu vaiheista, joissa a) valitaan toisen piikerroksen paksuus, joka on etupinnalla oleva herkkä kerros, havaittavien hiukkasten keskimääräisen törmäysvälin funktiona, b) kasvatetaan tai saostetaan eristekerros (102) kiekon molemmille pinnoille, c) syövytetään reikiä (104) herkän kerroksen muodostavaan kerrokseen 15 piioksidikerroksen saavuttamiseksi, d) seostetaan reiät (105) elektrodien luomiseksi, e) saostetaan ja kuvioidaan metallikerros kiekon etupinnalle ja reititetään „°r. metallikerros lukuelektroniikkaan, ja O o o J o r."« f) muodostetaan ikkuna (107) kiekon takapinnalle piioksidikerroksen o o 20 saavuttamiseksi. e o o o o O c o too s°ooo
8. Patenttivaatimuksen 1 mukaisen ilmaisimen käyttö suuritehoisen säteilyn havaitsemiseen neutraalihiukkasanalysaattorissa (Neutral Particle Analyzer, NPA), Ό ^ neutronien havaitsemiseen alfahiukkasten indusoimien reaktioiden, spontaanin C\J i:0^» 25 fission ja indusoidun fission yhteydessä, pienienergisten röntgensäteiden ο,λε havaitsemiseen, suurienergisten röntgen- ja gammasäteiden havaitsemiseen ja/tai ..et pienienergisten raskaiden ionien havaitsemiseen. o t> o c o c CO o (O) 0 h». :: iQ Cl© 01 - U Q l o 23
FI20070939A 2007-12-04 2007-12-04 Säteilynilmaisin, menetelmä säteilynilmaisimen valmistamiseksi ja ilmaisimen käyttö säteilyn mittaamiseen FI121828B (fi)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20070939A FI121828B (fi) 2007-12-04 2007-12-04 Säteilynilmaisin, menetelmä säteilynilmaisimen valmistamiseksi ja ilmaisimen käyttö säteilyn mittaamiseen
EP16162571.0A EP3139409A1 (en) 2007-12-04 2008-12-03 Radiation detector, method of manufacturing a radiation detector and use of the detector for measuring radiation
PCT/EP2008/066716 WO2009071587A2 (en) 2007-12-04 2008-12-03 Back-thinned radiation detector with '3d' active region and corresponding methods of manufacturing and use
EP08858023A EP2227828A2 (en) 2007-12-04 2008-12-03 Back-thinned radiation detector with "3d" active region and corresponding methods of manufacturing and use
US12/794,627 US8461541B2 (en) 2007-12-04 2010-06-04 Radiation detector, method of manufacturing a radiation detector and use of the detector for measuring radiation

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20070939A FI121828B (fi) 2007-12-04 2007-12-04 Säteilynilmaisin, menetelmä säteilynilmaisimen valmistamiseksi ja ilmaisimen käyttö säteilyn mittaamiseen
FI20070939 2007-12-04

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20070939A0 FI20070939A0 (fi) 2007-12-04
FI20070939A FI20070939A (fi) 2009-06-05
FI121828B true FI121828B (fi) 2011-04-29

Family

ID=38951476

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20070939A FI121828B (fi) 2007-12-04 2007-12-04 Säteilynilmaisin, menetelmä säteilynilmaisimen valmistamiseksi ja ilmaisimen käyttö säteilyn mittaamiseen

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8461541B2 (fi)
EP (2) EP3139409A1 (fi)
FI (1) FI121828B (fi)
WO (1) WO2009071587A2 (fi)

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7576369B2 (en) * 2005-10-25 2009-08-18 Udt Sensors, Inc. Deep diffused thin photodiodes
US7709921B2 (en) 2008-08-27 2010-05-04 Udt Sensors, Inc. Photodiode and photodiode array with improved performance characteristics
US8519503B2 (en) 2006-06-05 2013-08-27 Osi Optoelectronics, Inc. High speed backside illuminated, front side contact photodiode array
US8120023B2 (en) 2006-06-05 2012-02-21 Udt Sensors, Inc. Low crosstalk, front-side illuminated, back-side contact photodiode array
US8686529B2 (en) 2010-01-19 2014-04-01 Osi Optoelectronics, Inc. Wavelength sensitive sensor photodiodes
US9178092B2 (en) 2006-11-01 2015-11-03 Osi Optoelectronics, Inc. Front-side illuminated, back-side contact double-sided PN-junction photodiode arrays
US8005326B2 (en) * 2008-07-10 2011-08-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Optical clock signal distribution using through-silicon vias
MX2011002852A (es) 2008-09-15 2011-08-17 Udt Sensors Inc Fotodiodo de espina de capa activa delgada con una capa n+ superficial y metodo para fabricacion del mismo.
US8399909B2 (en) 2009-05-12 2013-03-19 Osi Optoelectronics, Inc. Tetra-lateral position sensing detector
EP2256810A1 (en) * 2009-05-29 2010-12-01 Fondazione Bruno Kessler Method for the production of a 3D solid-state radiation detector
US8263940B2 (en) 2009-10-26 2012-09-11 Finphys Oy Neutron detector with neutron converter, method for manufacturing the neutron detector and neutron imaging apparatus
GB2474720A (en) 2009-10-26 2011-04-27 Finphys Oy Neutron Detector
KR101962974B1 (ko) * 2010-01-08 2019-03-27 티에이이 테크놀로지스, 인크. 고에너지 광자들의 전기로의 변환
KR102009126B1 (ko) 2010-03-19 2019-08-08 인비사지 테크놀로지스, 인크. 감지성 반도체 다이오드를 채용한 이미지 센서
US8916947B2 (en) 2010-06-08 2014-12-23 Invisage Technologies, Inc. Photodetector comprising a pinned photodiode that is formed by an optically sensitive layer and a silicon diode
GB201107076D0 (en) 2011-04-27 2011-06-08 Finphys Oy Neutron detector
US8798229B2 (en) * 2011-09-30 2014-08-05 General Electric Company Detector modules and methods of manufacturing
US9564252B2 (en) * 2012-02-15 2017-02-07 Hs Foils Oy Method and arrangement for manufacturing a radiation window
US8912615B2 (en) 2013-01-24 2014-12-16 Osi Optoelectronics, Inc. Shallow junction photodiode for detecting short wavelength light
US10054691B1 (en) 2013-03-01 2018-08-21 The United States of America as Represented by the Admin of National Aeronautics and Space Administration Fast, large area, wide band GAP UV photodetector for cherenkov light detection
US9739898B2 (en) 2014-03-26 2017-08-22 California Institute Of Technology Subnanosecond scintillation detector
US10078142B2 (en) 2014-03-26 2018-09-18 California Institute Of Technology Sensor integrated metal dielectric filters for solar-blind silicon ultraviolet detectors
US9941316B2 (en) 2014-06-10 2018-04-10 Invisage Technologies, Inc. Multi-terminal optoelectronic devices for light detection
US9754992B2 (en) 2015-01-21 2017-09-05 Terapede Systems Inc. Integrated scintillator grid with photodiodes
EP3455881B1 (en) 2016-05-11 2020-11-11 G-Ray Industries S.A. Monolithic silicon pixel detector, and systems and methods for particle detection
WO2017213622A1 (en) * 2016-06-06 2017-12-14 Terapede Systems Inc. Integrated scintillator grid with photodiodes
US10652486B2 (en) 2016-10-20 2020-05-12 Invisage Technologies, Inc. Image sensor with electron and hole collection electrodes
GB201703785D0 (en) * 2017-03-09 2017-04-26 Univ Bristol Radiation detector
US10126437B1 (en) * 2017-05-15 2018-11-13 Prismatic Sensors Ab Detector for x-ray imaging
WO2019019054A1 (en) * 2017-07-26 2019-01-31 Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. RADIATION DETECTOR WITH INTEGRATED DEPOLARIZATION DEVICE
EP3444843B8 (en) * 2017-08-14 2021-03-24 ams International AG Assembly for detecting electromagnetic radiation and method of producing an assembly for detecting electromagnetic radiation
KR102583562B1 (ko) * 2017-12-27 2023-09-26 엘지디스플레이 주식회사 디지털 엑스레이 검출기용 어레이 기판과 이를 포함하는 엑스레이 검출기
EP3908855A4 (en) * 2019-01-10 2022-07-06 Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. SEMICONDUCTOR RADIATION DETECTOR
CN112083470B (zh) * 2020-09-02 2023-11-24 重庆中易智芯科技有限责任公司 一种阻态敏感CdZnTe辐射探测器及其制造方法
US11927616B2 (en) 2021-03-30 2024-03-12 International Business Machines Corporation Evaluation of wafer carcass alpha particle emission

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56129380A (en) * 1980-03-13 1981-10-09 Fuji Electric Co Ltd Semiconductor radioactive rays detector
FR2656738B1 (fr) * 1989-12-29 1995-03-17 Telemecanique Procede pour fabriquer un dispositif semiconducteur, dispositif et composant semiconducteur obtenus par le procede.
FR2666453A1 (fr) * 1990-08-31 1992-03-06 Commissariat Energie Atomique Batterie de photopiles montees en serie.
FR2715250B1 (fr) 1994-01-19 1996-04-05 Commissariat Energie Atomique Dispositif tridimensionnel de détection de rayonnement et procédé de fabrication de ce dispositif.
US6259099B1 (en) 1996-12-18 2001-07-10 Commissariat A L'energie Atomique Ultra-thin ionizing radiation detector and methods for making same
DE10127952A1 (de) * 2001-06-08 2002-12-19 Infineon Technologies Ag Laterale PIN-Diode und Verfahren zur Herstellung derselben
US6667528B2 (en) * 2002-01-03 2003-12-23 International Business Machines Corporation Semiconductor-on-insulator lateral p-i-n photodetector with a reflecting mirror and backside contact and method for forming the same
US20050017185A1 (en) * 2003-07-01 2005-01-27 King Douglas Beverley Stevenson Radiation detector
US6943409B1 (en) * 2004-05-24 2005-09-13 International Business Machines Corporation Trench optical device
EP1833095B1 (en) * 2006-03-06 2018-08-01 ams AG Photo diode having reduced dark current

Also Published As

Publication number Publication date
EP3139409A1 (en) 2017-03-08
US8461541B2 (en) 2013-06-11
EP2227828A2 (en) 2010-09-15
FI20070939A0 (fi) 2007-12-04
FI20070939A (fi) 2009-06-05
US20110079728A1 (en) 2011-04-07
WO2009071587A2 (en) 2009-06-11
WO2009071587A3 (en) 2009-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI121828B (fi) Säteilynilmaisin, menetelmä säteilynilmaisimen valmistamiseksi ja ilmaisimen käyttö säteilyn mittaamiseen
Du et al. Sources of low-energy events in low-threshold dark-matter and neutrino detectors
US6521894B1 (en) Gamma-ray detector employing scintillators coupled to semiconductor drift photodetectors
US9170340B1 (en) Compact ion chamber based neutron detector
Navick et al. 320 g ionization-heat bolometers design for the EDELWEISS experiment
US20140264048A1 (en) Neutron radiation sensor
JP6692108B2 (ja) 分析装置及び分析システム
Ochs Advanced dual-sided microstructured semiconductor neutron detectors and instrumentation
Grad et al. An ultra-thin Schottky diode as a transmission particle detector for biological microbeams
Liu et al. A fast-neutron detection detector based on fission material and large sensitive 4H silicon carbide Schottky diode detector
Castoldi et al. X-ray 2-D position-sensing with multilinear silicon drift detectors
RU2287172C2 (ru) Детектор для обнаружения заряженных частиц
EP3270186B1 (en) Neutron detector with a tracking unit
Shao et al. Experimental determination of gamma-ray discrimination in pillar-structured thermal neutron detectors under high gamma-ray flux
Bisht Development of Low Gain Avalanche Detectors for Astroparticle Physics Experiments in Space
Tokanai et al. Soda-glass capillary plate gas detector
Winter Muon tracker for the second pathfinder of the pacific ocean neutrino explorer
Singh Development and Performance Studies of Silicon Radiation Detectors
Frass et al. Particle detectors
Kim et al. Characterization of silicon photomultipliers at National Nano-Fab Center for PET-MR
Stapnes Instrumentation for high-energy physics
Arias Muñoz Characterization of irradiated and non-irradiated Low Gain Avalanche Detectors (LGADs)
Stapnes Instrumentation for high-energy physics
Ellison et al. Evaluation of prototype silicon drift detectors
García Alonso Study of Silicon Radiation Sensors with integrated gain

Legal Events

Date Code Title Description
PC Transfer of assignment of patent

Owner name: FINPHYS OY

Free format text: FINPHYS OY

FG Patent granted

Ref document number: 121828

Country of ref document: FI