Технологія та виробництво сцинтиелектронних блоків детектування і приладів на їх основі - Автореферат

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ Технологія та виробництво сцинтиелектронних блоків детектування і приладів на їх основіРобота виконана в Науково-технологічному центрі радіаційного приладобудування НТК "Інститут монокристалів" НАН України, м. Науковий керівник доктор фізико-математичних наук, професор Рижиков Володимир Діомідович, Науково-технологічний центр радіаційного приладобудування НТК "Інститут монокристалів", м. Офіційні опоненти: доктор технічних наук Борщов Вячеслав Миколайович, Науково-дослідний інститут технологічного приладобудування, м. Харків, начальник відділу; кандидат фізико-математичних наук Перевертайло Володимир Леонтійович, Київський науково-дослідний інститут мікроприладів, завідуючий лабораторією ядерно-фізичного і прикладного приладобудування. З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Харківського національного університету радіоелектроніки за адресою: 61166, м.Актуальність теми визначається розвитком ядерної енергетики та широким впровадженням джерел іонізуючого випромінювання в різноманітних галузях науки, техніки і народного господарства, що супроводжується небезпекою техногенних катастроф та загрозою радіаційної небезпеки для людини. Різноманітність фотодіодів на міжнародному ринку та намагання створення вітчизняних аналогів, наявність сцинтиляційних і напівпровідникових кристалів, що виготовляються в НТК "Інститут монокристалів" послужили основою проведення досліджень у напрямку створення та виробництва нових детекторів. Викладені в дисертації матеріали отримані в ході виконання робіт: НДР “Розробка професійного дозиметра-спектрометра рентгенівського та гама-випромінювання” шифр “Жук” договір № 771-95-96 (замовник - Держкоматом України), ДКР “Розробка великогабаритних сцинтиелектронних блоків детектування: спектрометричних та лічильних гама-випромінювання, комбінованих бета-гама-випромінювання та лінійки стандартних модулів детектування гама-поля” шифр “Центр-1” договір № ЦП-1-05 (МНС України), ДКР “Розробка та виготовлення дослідної партії універсального вибіркового бета-гама радіометра на комбінованих детекторах типу СЕЛДІ та підготовка виробництва до серійного випуску” шифр “Даль” договір № 33/4532 від 10.06.97 (МНС України), ДКР “Розробка великогабаритних сцинтиелектронних БД: спектрометричних та лічильних гама-випромінювання, комбінованих бета-гама-випромінювань” шифр “Велетень” договір № 21/13Н-97 від 10.06.97 (МНС України), ДКР “Розробка портативного спектрометра гама-випромінення на базі великогабаритних сцинтиелектронних блоків детектування та освоєння серійного випуску” шифр “Пик” договір № 14/4В-98 від 01.04.98 (МНС України), проект УНТЦ № 196 “Високоефективні сцинтиляційні кристали, детектуючі устрої та системи радіаційного контролю”, НТР “Розробка портативних дозиметрів для УФ біологічно активних областей сонячного випромінювання” шифр “Загар” контракт 2.99.10 (Міністерство України у справах науки і технологій). Здобувач: §виконав оцінки шумів, вибір типу польового транзистора (ПТ) для зарядочутливого передпідсилювача (ЗЧПП), виготовив макетний зразок передпідсилювача, створив випробувальний стенд і отримав спектри за допомогою напівпровідникового (НП) детектора - фотодіода (ФД) типу “Порог” та S3590, детекторів з ФД та сцинтиляторами CWO, CDS(Te), ZNSE(Te), CSI(Tl) [1, 5, 6, 11]. §виготовив ЗЧПП з ПТ типу А830В-2 на вході і отримав спектри КХ-квантів 55Fe НП детектором на основі ФД, альфа-часток, гама-квантів та електронів внутрішньої конверсії - детектором на основі ФД та сцинтилятора з кристалу Al2O3(Ti) [8].Струмовий режим характеризується тим, що відбувається інтегрування сигналів у детекторі і на виході утворюється пропорційний інтенсивності випромінювання струмовий сигнал. У режимі лічиння імпульсів детектор реагує на окремі події взаємодії іонізуючого випромінювання і на його виході утворюється імпульсний сигнал. Спектрометричний режим також має імпульсний вихідний сигнал, однак, характерною особливістю є пропорційна залежність амплітуди імпульсів від енергії, що визначає високі вимоги до лінійності характеристик як детекторів, так і ЕПТ. Дослідження показали, що спектрометричному режиму роботи детекторів по сукупності параметрів відповідають p-i-n ФД типів S3590-01, S3590-08, S3590-19 фірми Hamamtsu, а також окремі дослідні вітчизняні зразки ФД. Проведено порівняльну оцінку трьох ЗЧПП: макетний, дослідний ЗЧПУ-01 та серійний CR 101 Cremat (США) з трьома типами детекторів: на основі кристалів CZT, НП-детектор на основі ФД і детектор СЦ-ФД з кристалом CSI(Tl).Представлено огляд сучасних сцинтиляційних детектуючих систем, визначено невирішені проблеми стосовно конструкції блоків детектування і схемотехніки підсилюючих трактів. Досліджено характеристики фотодіодів і особливості їх застосування в детекторах, визначено вимоги до фотодіодів в залежності від режиму роботи детекторів.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ