RU2523611C1 - Method of measuring fast neutron fluence with semiconductor monocrystalline detector - Google Patents

Method of measuring fast neutron fluence with semiconductor monocrystalline detector Download PDF

Info

Publication number
RU2523611C1
RU2523611C1 RU2013111470/28A RU2013111470A RU2523611C1 RU 2523611 C1 RU2523611 C1 RU 2523611C1 RU 2013111470/28 A RU2013111470/28 A RU 2013111470/28A RU 2013111470 A RU2013111470 A RU 2013111470A RU 2523611 C1 RU2523611 C1 RU 2523611C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
detector
plate
irradiation
electrical resistance
fast neutron
Prior art date
Application number
RU2013111470/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Александрович Варлачев
Алексей Васильевич Головацкий
Евгений Геннадьевич Емец
Евгений Семенович Солодовников
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
Priority to RU2013111470/28A priority Critical patent/RU2523611C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2523611C1 publication Critical patent/RU2523611C1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: method includes calibrating a detector, measuring electrophysical parameters of the detector before and after irradiation and irradiating the detector with fast neutrons. The detector is made in form of a plate with plane-parallel base surfaces. Electrical resistance between bases of the plate is measured before and after irradiation, for which ohmic contacts are deposited on the entire surface of each base of the plate before measurements, and fast neutron fluence F is determined from the change in electrical conductivity between contacts before and after irradiation of the plate F = K d S ( 1 R 0 1 R ) ,
Figure 00000007
where K is a coefficient of proportionality, which is constant for the measured neutron spectrum and does not depend on the initial electrical resistance; coefficient K is determined when calibrating the detector; d is the thickness of the plate; S is the surface area of each base of the plate; R0, R denote the initial and final electrical resistance between ohmic contacts before and after irradiation, respectively.
EFFECT: simple and cheaper method of detecting fast neutron fluence.
1 tbl

Description

Изобретение относится к области радиационных технологий, а также к эксплуатации ядерных установок и ускорителей.The invention relates to the field of radiation technology, as well as to the operation of nuclear installations and accelerators.

Принцип действия полупроводниковых детекторов основан на изменении электрофизических параметров полупроводников под действием излучения. При облучении быстрыми нейтронами в монокристаллах полупроводников наряду с другими типами дефектов образуются и сложные дефекты как донорного, так и акцепторного характеров, являющиеся следствием взаимодействия вакансий и междуузельных атомов между собой и с атомами исходных химических примесей. При этом введение сложных компенсирующих центров приводит к компенсации основной легирующей примеси. Это свойство полупроводников используют для измерения флюенса быстрых нейтронов.The principle of operation of semiconductor detectors is based on a change in the electrophysical parameters of semiconductors under the influence of radiation. When fast neutrons are irradiated in single crystals of semiconductors, along with other types of defects, complex defects of both donor and acceptor nature are formed, which are the result of the interaction of vacancies and interstitial atoms with each other and with the atoms of the initial chemical impurities. Moreover, the introduction of complex compensating centers leads to compensation of the main dopant. This property of semiconductors is used to measure fast neutron fluence.

Известен способ детектирования быстрых нейтронов, основанный на изменении падения напряжения на прямой ветви вольтамперной характеристики диода под действием быстрых нейтронов [Крамер-Агеев Е.А., Миронов Ю.А., Синицын А.Д., Трошин В.С. Нейтронные аварийные дозиметры на основе кремниевых промышленных полупроводниковых диодов. «Вопросы дозиметрии и защиты от излучений», Москва, №19, 1980, с. 61-66].A known method for detecting fast neutrons, based on the change in the voltage drop on the direct branch of the current-voltage characteristics of the diode under the action of fast neutrons [Kramer-Ageev EA, Mironov Yu.A., Sinitsyn AD, Troshin VS Emergency neutron dosimeters based on silicon industrial semiconductor diodes. “Questions of dosimetry and radiation protection”, Moscow, No. 19, 1980, p. 61-66].

Известен также способ детектирования флюенса быстрых нейтронов полупроводниковым детектором, включающий в себя калибровку детектора, измерение электрического сопротивления детектора до облучения, облучение неизвестным флюенсом быстрых нейтронов, измерение электрического сопротивления детектора после его облучения [SU а.с. №934402, опубликовано 07.06.82, БИ №21]. При этом в качестве детектора используют кремний n-типа, например, участок легированного кремния между первой и второй базами в однопереходном транзисторе, иначе называемом двухбазовым диодом, КТ117. Формула, связывающая флюенс быстрых нейтронов с изменением межбазового сопротивления, имеет видThere is also a known method for detecting fast neutron fluence by a semiconductor detector, which includes calibrating the detector, measuring the electrical resistance of the detector before irradiation, irradiating the unknown fast neutron fluence, measuring the electrical resistance of the detector after irradiation [SU a.s. No. 934402, published 07.06.82, BI No. 21]. In this case, n-type silicon is used as a detector, for example, a portion of doped silicon between the first and second bases in a single-junction transistor, otherwise called a double-base diode, KT117. The formula connecting the fast neutron fluence with the change in interbase resistance has the form

R=R0·exp(K·F), (1)R = R 0 · exp (K · F), ( 1)

где К - коэффициент пропорциональности, который определяют при калибровке каждого конкретного детектора, R0, R - межбазовое сопротивление КТ117 соответственно до и после облучения, F - флюенс быстрых нейтронов.where K is the coefficient of proportionality, which is determined during the calibration of each specific detector, R 0 , R are the interbase resistance of KT117, respectively, before and after irradiation, F is the fluence of fast neutrons.

Основной недостаток этих способов связан со значительным разбросом исходных параметров даже у однотипных приборов серийного выпуска. Поэтому каждый такой прибор требует индивидуальной калибровки, после которой восстановление исходных параметров при высокотемпературном отжиге часто невозможно из-за разрушения внутренней структуры приборов.The main disadvantage of these methods is associated with a significant scatter of the initial parameters even for the same type of serial production devices. Therefore, each such device requires individual calibration, after which the restoration of the initial parameters during high-temperature annealing is often impossible due to the destruction of the internal structure of the devices.

Наиболее близким к заявляемому является способ измерения флюенса быстрых нейтронов полупроводниковым детектором, включающий калибровку детектора, измерение электрофизических параметров детектора до и после облучения, облучение детектора быстрыми нейтронами [RU №2339975, опубликовано 27.11.2008. Бюл. №33]. Формула, связывающая флюенс быстрых нейтронов F с изменением удельного электрического сопротивления, имеет видClosest to the claimed is a method of measuring the fluence of fast neutrons with a semiconductor detector, including calibrating the detector, measuring the electrophysical parameters of the detector before and after irradiation, irradiating the detector with fast neutrons [RU No. 2339975, published November 27, 2008. Bull. No. 33]. The formula connecting the fast neutron fluence F with the change in the electrical resistivity has the form

F = K ( 1 ρ 0 1 ρ )

Figure 00000001
, (2) F = K ( one ρ 0 - one ρ )
Figure 00000001
, (2)

где К - коэффициент пропорциональности, который постоянен для измеряемого спектра нейтронов и не зависит от исходного удельного электрического сопротивления; коэффициент К определяют при калибровке детектора; ρ0, ρ - исходное и конечное удельные электрические сопротивления полупроводника до и после облучения соответственно.where K is the coefficient of proportionality, which is constant for the measured neutron spectrum and does not depend on the initial electrical resistivity; coefficient K is determined during detector calibration; ρ 0 , ρ are the initial and final electrical resistivities of the semiconductor before and after irradiation, respectively.

Этот способ имеет ряд преимуществ: использование в качестве детектора простого полупроводника без p-n переходов; широкий диапазон измеряемого флюенса быстрых нейтронов; одна исходная для данного спектра нейтронов калибровка детектора с любым исходным удельным сопротивлением.This method has several advantages: the use of a simple semiconductor without p-n junctions as a detector; wide range of measured fast neutron fluence; one initial calibration of the detector for a given neutron spectrum with any initial specific resistance.

Основным недостатком прототипа является необходимость в наличие достаточно сложной и дорогостоящей установки для измерения удельного электрического сопротивления полупроводниковых монокристаллов. Чаще всего для этих целей используют установки с четырехзондовым методом измерений. Для обслуживания установки и проведения корректных измерений удельного электрического сопротивления необходимы соответствующее помещение, наличие эталонов для калибровки этой установки и соответствующая квалификация обслуживающего персонала.The main disadvantage of the prototype is the need for a sufficiently complex and expensive installation for measuring the electrical resistivity of semiconductor single crystals. Most often, for these purposes, installations with a four-probe measurement method are used. To service the installation and conduct correct measurements of electrical resistivity, an appropriate room, the availability of standards for the calibration of this installation, and the appropriate qualifications of the maintenance staff are required.

Техническим результатом изобретения является упрощение способа детектирования флюенса быстрых нейтронов. При этом сохраняются все достоинства прототипа, но существенно расширяется доступность способа для его применения на реакторах и ускорителях.The technical result of the invention is to simplify the method for detecting fast neutron fluence. At the same time, all the advantages of the prototype are preserved, but the availability of the method for its use in reactors and accelerators is significantly expanded.

Это достигается тем, что способ измерения флюенса быстрых нейтронов полупроводниковым монокристаллическим детектором также как в прототипе включает калибровку детектора, измерение электрофизических параметров детектора до и после облучения, облучение детектора быстрыми нейтронами.This is achieved by the fact that the method for measuring fast neutron fluence with a semiconductor single crystal detector, as in the prototype, includes calibrating the detector, measuring the electrophysical parameters of the detector before and after irradiation, and irradiating the detector with fast neutrons.

Согласно изобретению используют детектор в форме пластины с плоскопараллельными поверхностями оснований, до и после облучения измеряют электрическое сопротивление между основаниями пластины, для чего перед измерениями на всю поверхность каждого основания пластины наносят омические контакты, а флюенс быстрых нейтронов F определяют по изменению электрической проводимости (обратная величина электрического сопротивления) между контактами до и после облучения пластиныAccording to the invention, a plate-shaped detector with plane-parallel base surfaces is used, before and after irradiation, the electrical resistance between the base of the plate is measured, for which ohmic contacts are applied to the entire surface of each base of the plate before measurements, and the fast neutron fluence F is determined by the change in electrical conductivity (inverse electrical resistance) between the contacts before and after irradiation of the plate

F = K d S ( 1 R 0 1 R )

Figure 00000002
, (3) F = K d S ( one R 0 - one R )
Figure 00000002
, (3)

где К - коэффициент пропорциональности, который постоянен для измеряемого спектра нейтронов и не зависит от исходного электрического сопротивления; коэффициент К определяют при калибровке детектора;where K is the coefficient of proportionality, which is constant for the measured neutron spectrum and does not depend on the initial electrical resistance; coefficient K is determined during detector calibration;

d - толщина пластины,d is the plate thickness,

S - площадь каждого основания пластины,S is the area of each base of the plate,

R0, R - исходное и конечное электрические сопротивления между омическими контактами до и после облучения соответственно.R 0 , R are the initial and final electrical resistances between the ohmic contacts before and after irradiation, respectively.

Суть изобретения заключается в том, что в предлагаемом способе детектор изготавливают в форме пластины монокристаллического полупроводника с омическими контактами по всей поверхности каждого основания пластины, а поверхности оснований плоскопараллельны. Это позволяет устанавливать однозначную связь электрического сопротивления между основаниями пластины и удельным электрическим сопротивлением в объеме полупроводникового монокристалла. Тем самым получать ровно такую же информацию о флюенсе быстрых нейтронов, как и по прототипу, но с применением простой регистрирующей аппаратуры. При этом сохраняются все достоинства прототипа. В самом деле, под действием быстрых нейтронов в полупроводниковых монокристаллах образуются радиационные дефекты, в том числе электрически активные, т.е. ионизованные при обычной температуре. Концентрация этих дефектов пропорциональна флюенсу быстрых нейтронов и зависит от энергии нейтронов. Эти дефекты компенсируют основную примесь монокристалла, тем самым увеличивают его удельное электрическое сопротивление. Если плоскости оснований пластины плоскопараллельны, а боковая поверхность пластины перпендикулярна плоскостям оснований, то в соответствии с законом Ома удельное электрическое сопротивление легко может быть определено через электрическое сопротивление между основаниями пластины:The essence of the invention lies in the fact that in the proposed method, the detector is made in the form of a plate of a single-crystal semiconductor with ohmic contacts over the entire surface of each base of the plate, and the surfaces of the bases are plane-parallel. This allows you to establish a unique relationship of electrical resistance between the bases of the plate and the electrical resistivity in the volume of a semiconductor single crystal. Thus, to obtain exactly the same information about the fast neutron fluence, as in the prototype, but using simple recording equipment. At the same time, all the advantages of the prototype are preserved. In fact, under the influence of fast neutrons in semiconductor single crystals radiation defects are formed, including electrically active ones, i.e. ionized at ordinary temperature. The concentration of these defects is proportional to the fast neutron fluence and depends on the neutron energy. These defects compensate for the main admixture of the single crystal, thereby increasing its electrical resistivity. If the plane of the base of the plate is plane-parallel, and the side surface of the plate is perpendicular to the plane of the base, then in accordance with Ohm's law, the electrical resistivity can easily be determined through the electrical resistance between the bases of the plate:

ρ = S R d

Figure 00000003
, (4) ρ = S R d
Figure 00000003
, (four)

где ρ - удельное электрическое сопротивление,where ρ is the electrical resistivity,

R - электрическое сопротивление между основаниями пластины,R is the electrical resistance between the bases of the plate,

S - площадь основания пластины,S is the base area of the plate,

d - толщина пластины.d is the plate thickness.

Подставив (4) в выражение (2) получим выражение (3). Отметим, что основания пластины могут иметь любую конфигурацию: круг, кольцо, треугольник, многоугольник и т.п. Для реализации этого способа определения флюенса быстрых нейтронов необходимо правильно определять электрическое сопротивление R между торцами шайбы. На границе контакта металл-полупроводник возникает потенциальный барьер и связанный с ним запорный слой. Следовательно, эти контакты будут выпрямляющими. В некоторых случаях этот потенциальный барьер пренебрежимо мал и вольтамперная характеристика такого контакта представляет собой прямую линию. Связь между током через такой контакт и напряжением на нем выражается, таким образом, линейным законом - законом Ома - вне зависимости от полярности приложенного к этому контакту напряжения. Такой контакт и является омическим (не выпрямляющим). Для включения монокристаллических пластин в электрическую цепь на всю плоскость каждого основания пластины наносят омические контакты. Наиболее просто это сделать с помощью алюмогаллиевого карандаша или индийгаллиевой пасты [например, страница 233 учебного пособия: Нашельский А.Я. Производство полупроводниковых материалов. - М.: Металлургия, 1989 - 272 с.]. В качестве полупроводникового монокристалла могут быть использованы любые простые полупроводники: кремний Si, углерод С, германий Ge, серое олово ά-Sn, мышьяк As,, бор B, фосфор P, селен Se (красный), сера ά-S, сурьма β-Sb, теллур Te, йод J.Substituting (4) into expression (2) we obtain expression (3). Note that the base of the plate can have any configuration: circle, ring, triangle, polygon, etc. To implement this method of determining the fluence of fast neutrons, it is necessary to correctly determine the electrical resistance R between the ends of the washer. At the metal-semiconductor interface, a potential barrier arises and an associated barrier layer. Therefore, these contacts will be rectifying. In some cases, this potential barrier is negligible and the current-voltage characteristic of such a contact is a straight line. The connection between the current through such a contact and the voltage across it is expressed, thus, by a linear law - Ohm's law - regardless of the polarity of the voltage applied to this contact. Such a contact is ohmic (not rectifying). To include single-crystal plates in an electric circuit, ohmic contacts are applied to the entire plane of each base of the plate. The easiest way to do this is with an aluminum-gallium pencil or indagallium paste [for example, page 233 of the manual: Nashelsky A.Ya. The production of semiconductor materials. - M.: Metallurgy, 1989 - 272 p.]. Any simple semiconductor can be used as a semiconductor single crystal: silicon Si, carbon C, germanium Ge, gray tin Sn-Sn, arsenic As ,, boron B, phosphorus P, selenium Se (red), sulfur ά-S, antimony β- Sb, tellurium Te, iodine J.

Возможность осуществления способа подтверждается экспериментами, проведенными на исследовательском ядерном реакторе типа ИРТ-Т мощностью 6 МВт в г. Томске. В качестве монокристалла был использован кремний. Эксперименты проводились на выведенном пучке нейтронов горизонтального экспериментального канала ГЭК-10 (на выходе из канала). Контроль за флюенсом быстрых нейтронов осуществляли с помощью пороговых серных активационных детекторов, показывающих интегральную плотность потока нейтронов с энергией выше 3 МэВ. Предварительно проводили калибровку детекторов, т.е. по показаниям серных детекторов FS и изменениям проводимости (обратная величина электрического сопротивления) монокристаллических шайб определили коэффициент пропорциональности K в выражении (3):The possibility of implementing the method is confirmed by experiments conducted on a research reactor of the IRT-T type with a capacity of 6 MW in the city of Tomsk. Silicon was used as a single crystal. The experiments were carried out on the extracted neutron beam of the horizontal experimental channel GEK-10 (at the exit from the channel). The fast neutron fluence was controlled using threshold sulfur activation detectors showing the integrated neutron flux density with an energy above 3 MeV. The detectors were calibrated previously, i.e. according to the readings of sulfur detectors F S and changes in conductivity (reciprocal of the electrical resistance) of single-crystal washers, the proportionality coefficient K was determined in expression (3):

K = S F S d ( 1 R 0 1 R ) 1

Figure 00000004
. (5) K = S F S d ( one R 0 - one R ) - one
Figure 00000004
. (5)

Для канала ГЭК-10 K=9,94·1014 Ом/см. Сделаем несколько замечаний по поводу калибровки детектора. Порог дефектообразования (энергия, которую необходимо сообщить атому, чтобы выбить его из узла кристаллической решетки) в монокристаллах кремния - около 25 эВ. Максимальная энергия E, которую передает нейтрон с энергией En атому при лобовом столкновении, равнаFor the HES-10 channel, K = 9.94 · 10 14 Ohm / cm. Let us make a few comments about detector calibration. The threshold for defect formation (the energy that needs to be reported to an atom in order to knock it out of the crystal lattice site) in silicon single crystals is about 25 eV. The maximum energy E transmitted by a neutron with energy E n to an atom in a head-on collision is

E = 4 M M n ( M + M n ) 2 E n

Figure 00000005
, (6) E = four M M n ( M + M n ) 2 E n
Figure 00000005
, (6)

где M, Mn - массы атома и нейтрона соответственно.where M, M n are the masses of the atom and neutron, respectively.

Энергии E=25 эВ соответствует энергия нейтрона En=194 эВ. При этом атом может рекомбинировать с образовавшейся вакансией. Поэтому ему необходимо сообщить большую кинетическую энергию. Приближенно можно считать, что дефектообразование в кремнии наступает при E>400 эВ. Серные же детекторы дают информацию о флюенсе нейтронов с энергией свыше 3 мэВ. Поэтому, несмотря на то, что дефекты в кремнии образуются при энергии нейтронов свыше 400 эВ, калибровка кремниевых детекторов в соответствии с выражением (5) позволяет судить лишь о флюенсе нейтронов с энергией свыше 3 мэВ. Поэтому для каждого канала реактора со своим спектром нейтронов (известным или не известным) необходима индивидуальная калибровка детекторов. Очевидно, при известном спектре в канале реактора можно определить флюенс нейтронов каждой энергетической группы спектра по показаниям как серных активационных детекторов, так и (после калибровки), по показаниям кремниевых детекторов. В то же время, кремниевыми детекторами без калибровки можно определять в относительных единицах флюенс всех нейтронов с энергией свыше 400 эВ, т.е. именно тех нейтронов, которые участвуют в дефектообразовании.The energy E = 25 eV corresponds to the neutron energy E n = 194 eV. In this case, the atom can recombine with the vacancy formed. Therefore, he needs to communicate great kinetic energy. It can be approximately assumed that defect formation in silicon occurs at E> 400 eV. Sulfur detectors provide information about the fluence of neutrons with energies above 3 meV. Therefore, despite the fact that defects in silicon are formed at neutron energies above 400 eV, the calibration of silicon detectors in accordance with expression (5) allows us to judge only the fluence of neutrons with energies above 3 meV. Therefore, for each channel of the reactor with its own neutron spectrum (known or not known), individual calibration of the detectors is necessary. Obviously, with the known spectrum in the reactor channel, it is possible to determine the neutron fluence of each energy group of the spectrum from the readings of both sulfur activation detectors and (after calibration), from the readings of silicon detectors. At the same time, silicon detectors without calibration can be used to determine in relative units the fluence of all neutrons with energies above 400 eV, i.e. precisely those neutrons that are involved in defect formation.

При определении плотности потока нейтронов с энергией свыше 3 мэВ было облучено 9 шайб монокристаллического кремния n-типа. Шайбы кремния были выполнены в форме правильного цилиндра диаметром 1,33 см и высотой 0,5 см. Одновременно облучали по 3 шайбы кремния вместе с серным детектором. Перед измерениями электрического сопротивления на торцы шайб наносили тонкие слои индийгаллиевой пасты и прикладывали пластины из титана. Результаты измерений приведены в таблице. В таблице R0, R - электрические сопротивления между основаниями шайб перед и после облучения соответственно; FS, FSi - флюенсы быстрых нейтронов с энергией выше 3 мэВ по показания серных и кремниевых детекторов соответственно; δ=100·(FSi-FS)/FS %. FSi вычисляли в соответствии с выр.(3) при K=9,94·1014 Ом/см. По приведенным данным можно оценить погрешность детектирования - ≈10%.When determining the flux density of neutrons with energies above 3 meV, 9 washers of n-type single-crystal silicon were irradiated. The silicon washers were made in the form of a regular cylinder with a diameter of 1.33 cm and a height of 0.5 cm. At the same time, 3 silicon washers were irradiated together with a sulfur detector. Before measuring the electrical resistance, thin layers of indagallium paste were applied to the ends of the washers and titanium plates were applied. The measurement results are shown in the table. In the table R 0 , R are the electrical resistances between the bases of the washers before and after irradiation, respectively; F S , F Si — fast neutron fluences with energies above 3 meV according to the readings of sulfur and silicon detectors, respectively; δ = 100 · (F Si —F S ) / F S %. F Si was calculated in accordance with expression (3) at K = 9.94 × 10 14 Ω / cm. According to the data presented, it is possible to estimate the detection error - ≈10%.

Полезный результат заключается в том, что для получения информации о флюенсе быстрых нейтронов достаточно иметь простую регистрирующую аппаратуру - омметр. Это делает метод доступным для использования на любом соответствующем предприятии. Калибровку детектора можно, как и по прототипу, осуществить даже в одном единственном облучении монокристаллической шайбы с любым исходным электрическим сопротивлением. При этом калибровка остается той же самой и для монокристалла с любым другим исходным сопротивлением. Кроме того, каждый монокристалл можно использовать многократно, либо отжигая радиационные дефекты для перевода сопротивления в исходное значение, либо облучая ранее облученную шайбу, принимая за исходное сопротивление то, которое имел облученный монокристалл перед следующим облучением.A useful result is that to obtain information about the fast neutron fluence it is enough to have a simple recording equipment - an ohmmeter. This makes the method available for use in any relevant enterprise. Calibration of the detector can, as in the prototype, be carried out even in one single exposure of a single-crystal washer with any initial electrical resistance. In this case, the calibration remains the same for a single crystal with any other initial resistance. In addition, each single crystal can be used repeatedly, either by annealing radiation defects to convert the resistance to its original value, or by irradiating a previously irradiated washer, taking as the initial resistance the one that the irradiated single crystal had before the next irradiation.

Таблица. Результаты облучения.Table. The results of exposure.

R0 R 0 RR FS F s FSi F si δδ ОмOhm ОмOhm см-2 cm -2 см-2 cm -2 %% 420420 440440 3,70·1010 3.70 · 10 10 4,04·1010 4.0410 10 9,39.3 412412 429429 3,70·1010 3.70 · 10 10 3,59·1010 3.5910 10 2,92.9 417417 434434 3,70·1010 3.70 · 10 10 3,51·1010 3.51 10 10 5,15.1 277277 352352 2,82·1011 2.8210 11 2,87·1011 2.8710 11 1,91.9 282282 356356 2,82·1011 2.8210 11 2,75·1011 2.7510 11 2,32,3 279279 360360 2,82·1011 2.8210 11 3,01·1011 3.0110 11 6,96.9 152152 448448 1,56·1012 1.5610 12 1,62·1012 1.6210 12 4,14.1 149149 431431 1,56·1012 1.5610 12 1,64·1012 1.6410 12 5,25.2 155155 411411 1,53·1012 1.53 · 10 12 1,50·1012 1.50 · 10 12 1,91.9

Claims (1)

Способ измерения флюенса быстрых нейтронов полупроводниковым монокристаллическим детектором, включающий калибровку детектора, измерение электрофизических параметров детектора до и после облучения, облучение детектора быстрыми нейтронами, отличающийся тем, что детектор изготавливают в форме пластины с плоскопараллельными поверхностями оснований, до и после облучения измеряют электрическое сопротивление между основаниями пластины, для чего перед измерениями на всю поверхность каждого основания пластины наносят омические контакты, а флюенс быстрых нейтронов F определяют по изменению электрической проводимости между контактами до и после облучения пластины
Figure 00000002
,
где К - коэффициент пропорциональности, который постоянен для измеряемого спектра нейтронов и не зависит от исходного электрического сопротивления, коэффициент К определяют при калибровке детектора;
d - толщина пластины;
S - площадь каждого основания пластины;
R0, R - исходное и конечное электрические сопротивления между омическими контактами до и после облучения соответственно.
A method for measuring fast neutron fluence with a semiconductor single crystal detector, which includes calibrating the detector, measuring the electrophysical parameters of the detector before and after irradiation, irradiating the detector with fast neutrons, characterized in that the detector is made in the form of a plate with plane-parallel surfaces of the bases, before and after irradiation, the electrical resistance between the bases is measured plates, for which, before measurements, ohmic contacts are applied to the entire surface of each base of the plate , and the fast neutron fluence F is determined by the change in the electrical conductivity between the contacts before and after irradiation of the plate
Figure 00000002
,
where K is the coefficient of proportionality, which is constant for the measured neutron spectrum and does not depend on the initial electrical resistance, the coefficient K is determined during calibration of the detector;
d is the plate thickness;
S is the area of each base of the plate;
R 0 , R are the initial and final electrical resistances between the ohmic contacts before and after irradiation, respectively.
RU2013111470/28A 2013-03-15 2013-03-15 Method of measuring fast neutron fluence with semiconductor monocrystalline detector RU2523611C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013111470/28A RU2523611C1 (en) 2013-03-15 2013-03-15 Method of measuring fast neutron fluence with semiconductor monocrystalline detector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013111470/28A RU2523611C1 (en) 2013-03-15 2013-03-15 Method of measuring fast neutron fluence with semiconductor monocrystalline detector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2523611C1 true RU2523611C1 (en) 2014-07-20

Family

ID=51217784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013111470/28A RU2523611C1 (en) 2013-03-15 2013-03-15 Method of measuring fast neutron fluence with semiconductor monocrystalline detector

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2523611C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4729866A (en) * 1986-11-07 1988-03-08 Westinghouse Electric Corp. High fluence neutron dosimetry method
EP0260816A1 (en) * 1986-08-18 1988-03-23 Westinghouse Electric Corporation Method for permanently recording high neutron fluence
RU2006881C1 (en) * 1991-04-19 1994-01-30 Войсковая часть 51105 Method for determining fluency rate of neutrons
RU2339975C1 (en) * 2007-07-04 2008-11-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский политехнический университет" Method of measuring fluence of high-speed neutrons using semiconductor detector
RU2379713C1 (en) * 2008-11-10 2010-01-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет Method of measuring neutron fluence using detector made from single-crystalline silicon
RU2472181C1 (en) * 2011-07-13 2013-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method of measuring fluence of slow neutrons using monocrystalline silicon

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0260816A1 (en) * 1986-08-18 1988-03-23 Westinghouse Electric Corporation Method for permanently recording high neutron fluence
US4729866A (en) * 1986-11-07 1988-03-08 Westinghouse Electric Corp. High fluence neutron dosimetry method
RU2006881C1 (en) * 1991-04-19 1994-01-30 Войсковая часть 51105 Method for determining fluency rate of neutrons
RU2339975C1 (en) * 2007-07-04 2008-11-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский политехнический университет" Method of measuring fluence of high-speed neutrons using semiconductor detector
RU2379713C1 (en) * 2008-11-10 2010-01-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет Method of measuring neutron fluence using detector made from single-crystalline silicon
RU2472181C1 (en) * 2011-07-13 2013-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method of measuring fluence of slow neutrons using monocrystalline silicon

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Massey et al. Temperature dependence of impact ionization in submicrometer silicon devices
Chumakov et al. Local laser irradiation technique for SEE testing of ICs
Lemeilleur et al. Neutron-induced radiation damage in silicon detectors
Nguyen et al. Micro‐photoluminescence spectroscopy on heavily‐doped layers of silicon solar cells
Bernardini et al. Unraveling bulk defects in high‐quality c‐Si material via TIDLS
Berger et al. Contactless electrical defect characterization in semiconductors by microwave detected photo induced current transient spectroscopy (MD‐PICTS) and microwave detected photoconductivity (MDP)
Song et al. Mechanism of synergistic effects of neutron-and gamma-ray-radiated PNP bipolar transistors
Parida et al. Current–voltage characteristics of silicon PIN diodes irradiated in KAMINI nuclear reactor
Habersberger et al. Impact of illumination and encapsulant resistivity on polarization‐type potential‐induced degradation on n‐PERT cells
RU2523611C1 (en) Method of measuring fast neutron fluence with semiconductor monocrystalline detector
RU2339975C1 (en) Method of measuring fluence of high-speed neutrons using semiconductor detector
Li et al. Evolution of activation energy of interface traps in LPNP transistors characterized by deep-level transient spectroscopy
Ravotti et al. BPW34 commercial pin diodes for high-level 1-MeV neutron equivalent fluence monitoring
Gaubas et al. In situ characterization of radiation sensors based on GaN LED structure by pulsed capacitance technique and luminescence spectroscopy
Hill et al. Preparation and application of neutron transmutation doped silicon for power device research
US3527946A (en) Semiconductor dosimeter having low temperature diffused junction
RU2379713C1 (en) Method of measuring neutron fluence using detector made from single-crystalline silicon
Maneuski et al. TCAD simulation studies of novel geometries for CZT ring-drift detectors
Blumröder et al. THz emission from argon implanted silicon surfaces
RU2553840C1 (en) Measurement of fast neutron fluence by semiconductor detector
Yu et al. Bias-induced relaxation phenomena in current temporal behaviors of CdZnTe radiation detectors
Elani The effective carrier lifetime measurement in silicon: The conductivity modulation method
RU2709687C1 (en) Method of determining concentration of electrically active donor impurity in surface layers of silicon by nondestructive method of ultra-soft x-ray emission spectroscopy
Harris SiC vs. Si for high radiation environments
Osvay et al. Measurement of γ‐dose rates by n‐and p‐type semiconductor detectors

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170316