RU2476907C2 - Multichannel semiconductor detector for detecting alpha-particles in static vacuum neutron generator and detecting element for said detector - Google Patents
Multichannel semiconductor detector for detecting alpha-particles in static vacuum neutron generator and detecting element for said detector Download PDFInfo
- Publication number
- RU2476907C2 RU2476907C2 RU2011122937/28A RU2011122937A RU2476907C2 RU 2476907 C2 RU2476907 C2 RU 2476907C2 RU 2011122937/28 A RU2011122937/28 A RU 2011122937/28A RU 2011122937 A RU2011122937 A RU 2011122937A RU 2476907 C2 RU2476907 C2 RU 2476907C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- recording elements
- detector
- semiconductor crystal
- strips
- electrical contacts
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области измерения излучения физических частиц с помощью полупроводниковых детекторов и может быть использовано при создании многоэлементных детекторов заряженных частиц на основе полупроводниковых кристаллов, способных работать внутри нейтронного генератора со статическим вакуумом.The invention relates to the field of measuring the radiation of physical particles using semiconductor detectors and can be used to create multi-element charged particle detectors based on semiconductor crystals capable of working inside a neutron generator with a static vacuum.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению техническим решением, принятым за прототип, является полупроводниковый детектор для регистрации сопутствующих нейтронам заряженных частиц (альфа-частиц) в нейтронном генераторе со статическим вакуумом - патент РФ №2247411, включающий полупроводниковый регистрирующий элемент, размещенный в диэлектрическом корпусе перпендикулярно потоку α-частиц, закрытый как со стороны потока заряженных частиц, так и с противоположной стороны слоями металла, электрически соединенными с токоотводами, при этом токоотвод со стороны потока заряженных частиц выполнен в виде жесткой прижимной металлической пластины с отверстиями напротив чувствительной зоны полупроводникового регистрирующего элемента, прикрепленной к диэлектрическому корпусу, а токоотводы с противоположной стороны выполнены в виде жестких металлических пластин, поджатых пружинными элементами к полупроводниковому регистрирующему элементу, при этом диэлектрический корпус выполнен из керамики. Предложен также конструктивный вариант объединения нескольких полупроводниковых детекторов в один корпус. Соответственно чувствительный элемент данного детектора состоит из отдельных полупроводниковых кристаллов (пластин) с контактами, размещенными с обеих сторон кристалла и поджатыми пружинными элементами для осуществления электрического контакта и снабженными токоотводами.Closest to the proposed invention, the technical solution adopted as a prototype is a semiconductor detector for detecting charged particles (alpha particles) associated with neutrons in a neutron generator with a static vacuum - RF patent No. 2244711, which includes a semiconductor recording element placed in a dielectric housing perpendicular to the stream α -particles, closed both from the side of the flow of charged particles and from the opposite side by metal layers electrically connected to down conductors, while the collector from the side of the flow of charged particles is made in the form of a rigid clamping metal plate with holes opposite the sensitive zone of the semiconductor recording element attached to the dielectric housing, and the collectors from the opposite side are made in the form of rigid metal plates pressed by spring elements to the semiconductor recording element, while the dielectric The case is made of ceramic. A constructive option is also proposed for combining several semiconductor detectors in one housing. Correspondingly, the sensitive element of this detector consists of separate semiconductor crystals (wafers) with contacts placed on both sides of the crystal and preloaded by spring elements for making electrical contact and equipped with down conductors.
Общими существенными признаками всего детектора являются следующие: многоэлементный полупроводниковый детектор для регистрации альфа-частиц в нейтронном генераторе со статическим вакуумом, включающий корпус детектора, пластину полупроводникового кристалла, размещенную перпендикулярно потоку сопутствующих нейтронам альфа-частиц, регистрирующие элементы с электрическими контактами и токоотводами, размещенные на обеих сторонах пластины полупроводникового кристалла.The common essential features of the entire detector are the following: a multi-element semiconductor detector for detecting alpha particles in a neutron generator with a static vacuum, including a detector housing, a semiconductor crystal plate placed perpendicular to the flux of alpha particles accompanying neutrons, recording elements with electrical contacts and current collectors placed on both sides of a semiconductor crystal wafer.
Общими существенными признаками чувствительного элемента детектора являются следующие: чувствительный элемент многоэлементного полупроводникового детектора для регистрации альфа-частиц в нейтронном генераторе со статическим вакуумом включает пластину полупроводникового кристалла, регистрирующие элементы с электрическими контактами и токоотводами, размещенные на обеих сторонах пластины полупроводникового кристалла.The common essential features of the detector’s sensitive element are the following: the multi-element semiconductor detector’s sensitive element for detecting alpha particles in a neutron generator with a static vacuum includes a semiconductor crystal plate, recording elements with electrical contacts and current collectors placed on both sides of the semiconductor crystal plate.
Известно, что механические пружинящие контакты не являются самыми надежными и малошумящими. Кроме того, общий контакт пластины полупроводникового кристалла с металлической частью корпуса создает проблему механических напряжений для полупроводникового кристалла детектора при температурном отжиге нейтронного генератора перед запаиванием до +400° в течение 24 часов. Для данной конструкции детектора из-за ограничения числа выводимых контактов из статического вакуума нейтронного генератора сложно сделать число чувствительных элементов более 10-20. В связи с выполнением окон в прижимной металлической пластине для проникновения альфа-частиц в каждый отдельный чувствительный элемент детектора (прижимная пластина также играет роль фиксатора позиции для каждого чувствительного элемента), между ними остается значительная площадь нечувствительной области. Все это существенно снижает надежность и чувствительность детектора в части регистрации заряженных частиц.It is known that mechanical spring contacts are not the most reliable and low noise. In addition, the common contact of the semiconductor crystal plate with the metal part of the body creates a problem of mechanical stresses for the semiconductor crystal of the detector during temperature annealing of the neutron generator before sealing up to + 400 ° for 24 hours. For this detector design, due to the limited number of output contacts from the static vacuum of a neutron generator, it is difficult to make the number of sensitive elements more than 10-20. In connection with the implementation of windows in the pressure metal plate for the penetration of alpha particles into each individual sensitive element of the detector (the pressure plate also plays the role of a position fixer for each sensitive element), a significant area of the insensitive region remains between them. All this significantly reduces the reliability and sensitivity of the detector in terms of registration of charged particles.
Предлагаемым изобретением решается техническая задача существенного повышения надежности детектора и его чувствительности за счет уменьшения размеров областей облучения объекта контроля потоками меченых нейтронов, сформированными каждым из элементов (пикселей) альфа-детектора, а также устранения мертвых зон между чувствительными элементами детектора. Регистрация гамма-квантов характеристического излучения, возникшего в результате взаимодействия потока меченых нейтронов (образующихся в бинарной dt-реакции, протекающей на тритиевой мишени нейтронного генератора) с ядрами облучаемого образца, в совпадениях с альфа-частицами (сопровождающими вылет нейтрона) позволяет идентифицировать искомое вещество. Уменьшение размеров области облучения объекта за счет уменьшения размеров каждого соответствующего пикселя альфа-детектора позволяет соответственно идентифицировать меньшую массу скрытого вещества в данном объекте.The present invention solves the technical problem of significantly increasing the reliability of the detector and its sensitivity by reducing the size of the irradiation areas of the monitoring object by the flux of labeled neutrons generated by each of the elements (pixels) of the alpha detector, as well as eliminating dead zones between the sensitive elements of the detector. Registration of gamma rays of characteristic radiation resulting from the interaction of the labeled neutron flux (generated in the binary dt reaction that proceeds on the tritium target of the neutron generator) with the nuclei of the irradiated sample, in coincidence with alpha particles (accompanying neutron emission) allows us to identify the desired substance. Reducing the size of the irradiation area of the object by reducing the size of each corresponding pixel of the alpha detector allows you to respectively identify the smaller mass of the hidden substance in this object.
Для достижения данного технического результата в многоэлементном полупроводниковом детекторе для регистрации альфа-частиц в нейтронном генераторе со статическим вакуумом, включающем корпус детектора, пластину полупроводникового кристалла, размещенную перпендикулярно потоку альфа-частиц, регистрирующие элементы с электрическими контактами и токоотводами, размещенные на обеих сторонах пластины полупроводникового кристалла, в отличие от прототипа, пластина полупроводникового кристалла выполнена с возможностью размещения на обеих ее сторонах всех регистрирующих элементов с электрическими контактами и токоотводами, закреплена по периметру на керамической плате, в центральной части которой выполнено отверстие для попадания альфа-частиц на регистрирующие элементы; керамическая плата закреплена на корпусе, в котором также выполнено отверстие для попадания альфа-частиц на регистрирующие элементы; регистрирующие элементы сделаны в виде полос, выполненных на пластине полупроводникового кристалла методом ионного легирования, а электрические контакты выполнены методом напыления металла на регистрирующие элементы; при этом полосы регистрирующих элементов на одной стороне пластины полупроводникового кристалла параллельны друг другу и перпендикулярны направлению полос регистрирующих элементов на другой стороне пластины полупроводникового кристалла; на керамической плате выполнены металлизированные контактные площадки для закрепления токоотводов от электрических контактов регистрирующих элементов и токоотводов наружу нейтронного генератора; при этом токоотводы закреплены на электрических контактах регистрирующих элементов и металлизированных контактных площадках керамической платы методом ультразвуковой сварки, а токоотводы от керамической платы для вывода наружу нейтронного генератора выполнены в виде полосок из металлической фольги и закреплены на контактных площадках керамической платы с помощью болтов.To achieve this technical result in a multi-element semiconductor detector for detecting alpha particles in a neutron generator with a static vacuum, including a detector body, a semiconductor crystal plate placed perpendicular to the flow of alpha particles, recording elements with electrical contacts and current collectors placed on both sides of the semiconductor wafer crystal, unlike the prototype, the semiconductor crystal plate is arranged to be placed on both its sides of all recording elements with electrical contacts and down conductors, is fixed around the perimeter on a ceramic board, in the central part of which a hole is made for alpha particles to enter the recording elements; a ceramic board is fixed to the housing, in which a hole is also made for alpha particles to enter the recording elements; the recording elements are made in the form of strips made on the wafer of the semiconductor crystal by ion doping, and the electrical contacts are made by sputtering the metal on the recording elements; wherein the strips of the recording elements on one side of the semiconductor crystal plate are parallel to each other and perpendicular to the direction of the strips of the recording elements on the other side of the semiconductor crystal plate; metallized contact pads are made on the ceramic board for fixing the down conductors from the electrical contacts of the recording elements and down conductors to the outside of the neutron generator; in this case, the down conductors are mounted on the electrical contacts of the recording elements and the metallized contact areas of the ceramic board by ultrasonic welding, and the down conductors from the ceramic board for outputting the neutron generator are made in the form of strips of metal foil and are mounted on the contact areas of the ceramic board using bolts.
Для достижения данного технического результата в чувствительном элементе многоэлементного полупроводникового детектора для регистрации альфа-частиц в нейтронном генераторе со статическим вакуумом, включающем пластину полупроводникового кристалла, регистрирующие элементы с электрическими контактами и токоотводами, размещенные на обеих сторонах пластины полупроводникового кристалла, в отличие от прототипа пластина полупроводникового кристалла выполнена с возможностью размещения на обеих ее сторонах всех регистрирующих элементов с электрическими контактами и токоотводами; регистрирующие элементы сделаны в виде полос, выполненных на пластине полупроводникового кристалла методом ионного легирования, а электрические контакты выполнены методом напыления металла на регистрирующие элементы; при этом полосы регистрирующих элементов на одной стороне пластины полупроводникового кристалла параллельны друг другу и перпендикулярны направлению полос регистрирующих элементов на другой стороне пластины полупроводникового кристалла; при этом токоотводы закреплены на электрических контактах регистрирующих элементов методом ультразвуковой сварки.To achieve this technical result in the sensitive element of a multi-element semiconductor detector for detecting alpha particles in a neutron generator with a static vacuum, including a semiconductor crystal plate, recording elements with electrical contacts and current collectors, placed on both sides of the semiconductor crystal plate, in contrast to the prototype semiconductor plate the crystal is made with the possibility of placing on all its sides all the recording elements in with electrical contacts and down conductors; the recording elements are made in the form of strips made on the wafer of the semiconductor crystal by ion doping, and the electrical contacts are made by sputtering the metal on the recording elements; wherein the strips of the recording elements on one side of the semiconductor crystal plate are parallel to each other and perpendicular to the direction of the strips of the recording elements on the other side of the semiconductor crystal plate; wherein the down conductors are fixed to the electrical contacts of the recording elements by ultrasonic welding.
Дополнительно, в самом чувствительном элементе и, соответственно, детекторе, для исключения омической связи между полосами регистрирующих элементов, р+-полосы регистрирующих элементов электроизолированы между собой обратно смещенными (р-n)-переходами, образованными между регистрирующими элементами р+типа проводимости и объемом детектора n-типа проводимости, а n+-полосы регистрирующих элементов электроизолированы между собой обратно смещенными (р-n)-переходами, образованными между разделительными полосами р+-типа проводимости и объемом детектора n-типа проводимости.Additionally, in the most sensitive element and, accordingly, the detector, in order to exclude the ohmic coupling between the bands of the recording elements, the p + bands of the recording elements are electrically insulated between themselves by the back-shifted (pn) junctions formed between the recording elements of p + type of conductivity and volume detector n-type conductivity, and n + band recording elements are electrically interconnected reverse bias (p-n) junctions, formed between the separation strips p + -type conduction and obe th detector n-type conductivity.
Отличительными признаками предлагаемого технического решения в части всего детектора от известного (прототипа) являются следующие: пластина полупроводникового кристалла выполнена с возможностью размещения на обеих ее сторонах всех регистрирующих элементов с электрическими контактами и токоотводами, закреплена по периметру на керамической плате, в центральной части которой выполнено отверстие для попадания альфа-частиц на регистрирующие элементы; керамическая плата закреплена на корпусе, в котором также выполнено отверстие для попадания альфа-частиц на регистрирующие элементы; регистрирующие элементы сделаны в виде полос, выполненных на пластине полупроводникового кристалла методом ионного легирования, а электрические контакты выполнены методом напыления металла на регистрирующие элементы; при этом полосы регистрирующих элементов на одной стороне пластины полупроводникового кристалла параллельны друг другу и перпендикулярны направлению полос регистрирующих элементов на другой стороне пластины полупроводникового кристалла; на керамической плате выполнены металлизированные контактные площадки для закрепления токоотводов от электрических контактов регистрирующих элементов и токоотводов наружу нейтронного генератора; при этом токоотводы закреплены на электрических контактах регистрирующих элементов и металлизированных контактных площадках керамической платы методом ультразвуковой сварки, а токоотводы от керамической платы для вывода наружу нейтронного генератора выполнены в виде полосок из металлической фольги и закреплены на контактных площадках керамической платы с помощью болтов.The distinguishing features of the proposed technical solution in terms of the entire detector from the known (prototype) are the following: a semiconductor chip plate is made with the possibility of placing on both sides of it all recording elements with electrical contacts and down conductors, fixed around the perimeter on a ceramic board, in the central part of which a hole is made for alpha particles to enter the recording elements; a ceramic board is fixed to the housing, in which a hole is also made for alpha particles to enter the recording elements; the recording elements are made in the form of strips made on the wafer of the semiconductor crystal by ion doping, and the electrical contacts are made by sputtering the metal on the recording elements; wherein the strips of the recording elements on one side of the semiconductor crystal plate are parallel to each other and perpendicular to the direction of the strips of the recording elements on the other side of the semiconductor crystal plate; metallized contact pads are made on the ceramic board for fixing the down conductors from the electrical contacts of the recording elements and down conductors to the outside of the neutron generator; in this case, the down conductors are mounted on the electrical contacts of the recording elements and the metallized contact areas of the ceramic board by ultrasonic welding, and the down conductors from the ceramic board for outputting the neutron generator are made in the form of strips of metal foil and are mounted on the contact areas of the ceramic board using bolts.
Отличительными признаками предлагаемого технического решения в части чувствительного элемента от известного (прототипа) являются следующие: пластина полупроводникового кристалла выполнена с возможностью размещения на обеих ее сторонах всех регистрирующих элементов с электрическими контактами и токоотводами; регистрирующие элементы сделаны в виде полос, выполненных на пластине полупроводникового кристалла методом ионного легирования, а электрические контакты выполнены методом напыления металла на регистрирующие элементы; при этом полосы регистрирующих элементов на одной стороне пластины полупроводникового кристалла параллельны друг другу и перпендикулярны направлению полос регистрирующих элементов на другой стороне пластины полупроводникового кристалла; при этом токоотводы закреплены на электрических контактах регистрирующих элементов методом ультразвуковой сварки.Distinctive features of the proposed technical solution in terms of the sensitive element from the known (prototype) are the following: a semiconductor chip plate is made with the possibility of placing on both sides of all the recording elements with electrical contacts and down conductors; the recording elements are made in the form of strips made on the wafer of the semiconductor crystal by ion doping, and the electrical contacts are made by sputtering the metal on the recording elements; wherein the strips of the recording elements on one side of the semiconductor crystal plate are parallel to each other and perpendicular to the direction of the strips of the recording elements on the other side of the semiconductor crystal plate; wherein the down conductors are fixed to the electrical contacts of the recording elements by ultrasonic welding.
Дополнительно, в самом чувствительном элементе и соответственно детекторе, р+-полосы регистрирующих элементов электроизолированы между собой обратно смещенными (p-n)-переходами, образованными между регистрирующими элементами р+типа проводимости и объемом детектора n-типа проводимости, а n+-полосы регистрирующих элементов электроизолированы между собой обратно смещенными (p-n)-переходами, образованными между разделительными полосами р+-типа проводимости и объемом детектора n-типа проводимости.Additionally, in the most sensitive element and, accordingly, the detector, the p + bands of the recording elements are electrically insulated between each other by the reverse biased (pn) junctions formed between the recording elements of the p + type of conductivity and the volume of the n-type detector of the detector, and the n + bands of the recording elements are electrically insulated between themselves by reverse biased (pn) junctions formed between the dividing bands of the p + type of conductivity and the volume of the n-type detector.
Благодаря данным отличительным признакам вместе с известными из прототипа достигается следующий технический результат: повышаются надежность детектора и улучшаются основные параметры детектора (координатная точность, временное разрешение); устройство позволяет регистрировать в нейтронных генераторах со статическим вакуумом координаты альфа-частицы с точностью, определяемой размером одного элемента (пикселя), который представляет собой область перекрытия полос-стрипов - регистрирующих элементов, расположенных на противоположных сторонах пластины полупроводникового кристалла и образующих прямоугольную систему координат (следует заметить, что конструкция детектора, в принципе, позволяет использовать регистрирующие элементы в виде прямоугольников, ромбов, секторов, сегментов и т.д.); считывание быстрых сигналов при регистрации координат альфа-частицы производится одновременно с сигнальных элементов, расположенных на разных сторонах полупроводникового кристалла; данная конструкция позволяет создавать детекторы альфа-частиц для нейтронных генераторов со статическим вакуумом с числом элементов детектора n2 > 256, где n - количество стрипов на одной стороне кристалла, при этом необходимое число каналов электроники регистрации меньше числа элементов детектора и равно 2n; конструкция устройства регистрации позволяет ориентировать полупроводниковый детектор любой стороной относительно тритиевой мишени в нейтронном генераторе; за счет выполнения всех регистрирующих элементов на одной общей пластине полупроводникового кристалла и ультразвуковой сварки контактов существенно повышается надежность устройства регистрации альфа-частиц после сборки и температурного отжига корпуса нейтронного генератора до температуры +400° в течение 24 часов (отсутствуют пружинящие контакты и полупроводниковая пластина не имеет механического и электрического контакта с металлическим корпусом).Thanks to these distinguishing features, together with the known ones from the prototype, the following technical result is achieved: the reliability of the detector is increased and the basic parameters of the detector are improved (coordinate accuracy, time resolution); the device allows the alpha particle coordinates to be recorded in neutron generators with static vacuum with an accuracy determined by the size of one element (pixel), which is the overlapping region of strip strips - recording elements located on opposite sides of a semiconductor crystal plate and forming a rectangular coordinate system (follows notice that the design of the detector, in principle, allows the use of recording elements in the form of rectangles, rhombs, sectors, seg cops, etc.); reading fast signals when registering alpha-particle coordinates is performed simultaneously from signal elements located on different sides of the semiconductor crystal; this design allows you to create alpha-particle detectors for neutron generators with static vacuum with the number of detector elements n 2 > 256, where n is the number of strips on one side of the crystal, while the required number of channels of registration electronics is less than the number of detector elements and is equal to 2n; the design of the registration device allows you to orient the semiconductor detector on either side relative to the tritium target in the neutron generator; By performing all the recording elements on one common semiconductor chip plate and ultrasonic contact welding, the reliability of the alpha particle registration device after assembly and temperature annealing of the neutron generator body to a temperature of + 400 ° for 24 hours is significantly increased (spring contacts are missing and the semiconductor plate does not have mechanical and electrical contact with the metal casing).
Предлагаемое техническое решение может найти применение в различных системах проверки наличия и идентификации скрытых веществ, в том числе малых размеров (размеров пикселя, образованного пересечением полос регистрирующих элементов). Данная конструкция детектора может быть применена для детектирования и других заряженных частиц.The proposed technical solution can find application in various systems for checking the presence and identification of hidden substances, including small sizes (the size of a pixel formed by the intersection of bands of recording elements). This detector design can be used to detect other charged particles.
Предлагаемое техническое решение поясняется фиг.1 и 2.The proposed technical solution is illustrated in figures 1 and 2.
На фиг.1 изображен разрез нейтронного генератора по тритиевой мишени и полупроводниковому детектору α-частиц.Figure 1 shows a section of a neutron generator by a tritium target and a semiconductor detector of α particles.
На фиг.2 показана структура чувствительного элемента детектора.Figure 2 shows the structure of the sensor element of the detector.
Изображенный на фиг.1 нейтронный генератор (НГ) содержит корпус 1, размещенную в нем тритиевую мишень 2, многоэлементный полупроводниковый детектор для регистрации сопутствующих нейтронам альфа-частиц, включающий корпус детектора 3 (как правило, стальной), на котором с помощью болтов закреплена керамическая плата 4 (имеющая близкий с пластиной полупроводникового кристалла 5 по значению коэффициент температурного расширения), на которой в свою очередь также с помощью болтов закреплена пластина полупроводникового кристалла 5, в которой для этого вне чувствительной зоны выполнены отверстия под болты. Регистрирующие элементы 6 сделаны в виде полос (стрипов), выполненных на пластине полупроводникового кристалла методом ионного легирования (имплантации). Электрические контакты 11 на фиг.2 выполнены методом напыления металла (алюминия) на регистрирующие элементы 6. Полосы регистрирующих элементов 6 на одной стороне пластины полупроводникового кристалла 5 параллельны друг другу и перпендикулярны направлению полос регистрирующих элементов 6 на другой стороне пластины полупроводникового кристалла 5. На керамической плате 4 выполнены металлизированные контактные площадки 7 для закрепления токоотводов 8 от регистрирующих элементов и токоотводов 9 от детектора наружу. Токоотводы 8 закреплены на регистрирующих элементах 6 и металлизированных контактных площадках 7 методом ультразвуковой сварки. Токоотводы 9 от детектора наружу закреплены на металлизированных контактных площадках 7 с помощью болтов и выведены из объема нейтронного генератора через коваровые выводы 10.The neutron generator (NG) shown in FIG. 1 contains a housing 1, a
Таким образом, регистрирующие элементы 6 на пластине полупроводникового кристалла 5 образуют на одной стороне р+-стрипы (X-координата), а на другой стороне - n+-стрипы (У-координата). Создание р+ и n+-стрипов делается методом ионной имплантации (легирования) соответственно ионов бора и фосфора через окна в маске из окисла (SiO2). Обозначения стрипов р+ и n+-обозначают сильно легированные области (стрипы) на высокоомной кремниевой пластине 5 n-типа проводимости. Для того, чтобы n+-полосы регистрирующих элементов были электроизолированы между собой, создаются р+-разделительные стрипы 12, которые образуют обратно смещенные (р-n)-переходы между разделительными стрипами р+-типа проводимости 12 и объемом детектора n-типа проводимости 5.Thus, the
При пересечении Х- и У-стрипов в прямоугольной системе координат образуются квадраты, это и есть элементы детектора, которые определяют положение попавшей в детектор альфа-частицы. Количество элементов детектора равно произведению C=k×n, где: n - число р+-стрипов (X), k - число n+-стрипов (Y). Количество контактов детектора (каналов электроники) равно сумме (k+n). Например, для двухстороннего детектора с числом стрипов по 16 (на каждой стороне) количество элементов будет равно 16×16=256, а число выводимых контактов токоотводов 9 из объема НГ будет составлять 32.When X- and Y-strips intersect in a rectangular coordinate system, squares are formed, these are the elements of the detector, which determine the position of the alpha particle that fell into the detector. The number of detector elements is equal to the product C = k × n, where: n is the number of p + -strips (X), k is the number of n + -strips (Y). The number of detector contacts (electronics channels) is equal to the sum (k + n). For example, for a double-sided detector with the number of strips of 16 (on each side), the number of elements will be 16 × 16 = 256, and the number of output contacts of down conductors 9 from the volume of the NG will be 32.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.
Альфа-частицы, образующиеся в результате бинарной ядерной реакции d+t→α (3.5 МэВ)+n (14.1 МэВ) в тритиевой мишени 2 и попадающие в пластину полупроводникового кристалла 5, создают заряд ионизации, пропорционально потерям энергии. В результате дрейфа заряда ионизации в электрическом поле детектора на соответствующих р+ и n+-стрипах регистрирующих элементов 6 будут одновременно индуцироваться сигналы противоположной полярности (на р+-стрипах - положительная полярность, на n+-стрипах - отрицательная полярность). Электрические сигналы от альфа-частицы, образовавшиеся на одном из Х-стрипов и на одном из У-стрипов, выводятся из вакуумного объема нейтронного генератора через коваровые контакты 10. Коваровые контакты 10 соединены со входами предварительных усилителей и после усиления сигналы с Х- и У-стрипов поступают на регистрирующую электронику, где происходит амплитудный и временной анализ сигналов для каждого стрипа, а также организуется логика совпадений для определения координат данной альфа частицы. Совпадение сигнала, пришедшего с одного из Х-стрипов, с сигналом, пришедшим с одного из У-стрипов, однозначно определяют Х- и У-координаты и время альфа-частицы, и соответственно, направление и время вылета меченого нейтрона из нейтронного генератора.Alpha particles formed as a result of the binary nuclear reaction d + t → α (3.5 MeV) + n (14.1 MeV) in the
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011122937/28A RU2476907C2 (en) | 2011-06-08 | 2011-06-08 | Multichannel semiconductor detector for detecting alpha-particles in static vacuum neutron generator and detecting element for said detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011122937/28A RU2476907C2 (en) | 2011-06-08 | 2011-06-08 | Multichannel semiconductor detector for detecting alpha-particles in static vacuum neutron generator and detecting element for said detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011122937A RU2011122937A (en) | 2012-12-20 |
| RU2476907C2 true RU2476907C2 (en) | 2013-02-27 |
Family
ID=49121669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011122937/28A RU2476907C2 (en) | 2011-06-08 | 2011-06-08 | Multichannel semiconductor detector for detecting alpha-particles in static vacuum neutron generator and detecting element for said detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2476907C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2593433C1 (en) * | 2015-05-25 | 2016-08-10 | Объединенный Институт Ядерных Исследований | Method and device for measurement of neutron beam(s) profile |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2247411C1 (en) * | 2004-04-23 | 2005-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно- технический центр прикладной физики НТЦ ПФ" | Semiconductor detector for recording charged-particle associated neutrons in static-vacuum neutron generator |
| US20070018110A1 (en) * | 2004-07-29 | 2007-01-25 | Mcgregor Douglas S | Micro neutron detectors |
| RU85679U1 (en) * | 2008-12-29 | 2009-08-10 | Учреждение Российской академии наук ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА РАН (ИФТТ РАН) | WIDE-APERTURE SCINTILLATION DETECTOR FOR DETERMINING THE NEUTRON FLOW PARAMETERS IN A NEUTRON GENERATOR |
| US20090302226A1 (en) * | 2005-02-08 | 2009-12-10 | Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem | Solid-state neutron and alpha particles detector and methods for manufacturing and use thereof |
-
2011
- 2011-06-08 RU RU2011122937/28A patent/RU2476907C2/en active IP Right Revival
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2247411C1 (en) * | 2004-04-23 | 2005-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно- технический центр прикладной физики НТЦ ПФ" | Semiconductor detector for recording charged-particle associated neutrons in static-vacuum neutron generator |
| US20070018110A1 (en) * | 2004-07-29 | 2007-01-25 | Mcgregor Douglas S | Micro neutron detectors |
| US20090302226A1 (en) * | 2005-02-08 | 2009-12-10 | Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem | Solid-state neutron and alpha particles detector and methods for manufacturing and use thereof |
| RU85679U1 (en) * | 2008-12-29 | 2009-08-10 | Учреждение Российской академии наук ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА РАН (ИФТТ РАН) | WIDE-APERTURE SCINTILLATION DETECTOR FOR DETERMINING THE NEUTRON FLOW PARAMETERS IN A NEUTRON GENERATOR |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2593433C1 (en) * | 2015-05-25 | 2016-08-10 | Объединенный Институт Ядерных Исследований | Method and device for measurement of neutron beam(s) profile |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011122937A (en) | 2012-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9395454B2 (en) | Neutron detector | |
| US6046454A (en) | Semiconductor radiation detector with enhanced charge collection | |
| EP0086928B1 (en) | Imaging x-ray spectrometer | |
| US9116249B1 (en) | Multiple-mode radiation detector | |
| US9778378B2 (en) | Detector configuration with semiconductor photomultiplier strips and differential readout | |
| US5281822A (en) | Advanced neutron detector | |
| US10620326B1 (en) | Compact radiation detector | |
| US3614437A (en) | Neutron detection device for the position of beams of neutrons in space | |
| Navick et al. | 320 g ionization-heat bolometers design for the EDELWEISS experiment | |
| Meschini et al. | Radiation resistant innovative 3D pixel sensors for the CMS upgrade at the High Luminosity LHC | |
| RU2476907C2 (en) | Multichannel semiconductor detector for detecting alpha-particles in static vacuum neutron generator and detecting element for said detector | |
| Kenney et al. | Observation of beta and X rays with 3-D-architecture silicon microstrip sensors | |
| RU109873U1 (en) | MULTIPLE SEMICONDUCTOR DETECTOR FOR REGISTRATION OF ALPHA PARTICLES IN A NEUTRON GENERATOR WITH A STATIC VACUUM AND A SENSITIVE ELEMENT FOR IT | |
| CN102636804B (en) | Method for measuring gamma/X radiation field intensity and current type semiconductor detection structure | |
| WO2017120333A1 (en) | Combined neutron and gamma-ray detector and coincidence test method | |
| US20190148580A1 (en) | Ionizing radiation sensor based on float-zone silicon with p-type conductivity | |
| Bolotnikov et al. | Design considerations and testing of virtual Frisch-grid CdZnTe detector arrays using the H3D ASIC | |
| JP4397685B2 (en) | Semiconductor detector | |
| US11681060B2 (en) | Rugged hexagonal boron nitride solid state detector | |
| WO2014045203A1 (en) | Alpha particles detector | |
| Protic et al. | Detection characteristics of Ge detectors with microstructured amorphous Ge contacts | |
| RU2247411C1 (en) | Semiconductor detector for recording charged-particle associated neutrons in static-vacuum neutron generator | |
| Delpierre | Pixels detectors and silicon X-rays detectors | |
| Hutton et al. | Diamond-based radiation detectors for very high dose rate environments– | |
| RU117226U1 (en) | RADIATION DETECTOR |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160609 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170324 |