Стандартные детекторы PIPS
Пассивированные ионно-имплантированные планарные кремниевые детекторы (Passivated Implanted Planar Silicon, PIPS) производства компании Канберра — это продукт современных технологий полупроводников. В подавляющем большинстве случаев они заменяют известные с 60-х годов поверхностно-барьерные детекторы и детекторы с диффузным переходом. Детекторы PIPS имеют ряд преимуществ перед детекторами старых типов:
-
P-N переход находится внутри слоя кремния, а не а не на его поверхности, поэтому нет необходимости в использовании дополнительной герметизации детекторов.
- Контакты, сформированные методом ионной имплантации, обеспечивают тонкий, хорошо сформированный переход.
- Окно детекторов имеет достаточную прочность, что позволяет его дезактивацию.
- Существенно меньший ток утечки.
- Существенно меньшая толщина мёртвого слоя (не более 500 Å).
- Стандартные модели детекторов PIPS допускают отжиг при температурах до 100 °C.
PIPS детекторы серии A предназначены для спектрометрии альфа-излучения. Эти детекторы имеют тонкое входное окно, обеспечивающее хорошее энергетическое разрешение даже при малых расстояниях источник-детектор и высокую эффективность регистрации альфа-частиц. Пониженный ток утечки минимизирует сдвиг пиков при изменениях температуры. Детекторы серии A производятся из специально отобранных низкофоновых материалов. Для предотвращения загрязнения эти детекторы тестируются в специальных низкофоновых условиях. Благодаря этому скорость счёта фоновых импульсов в диапазоне от 3 до 8 МэВ не превышает 0.05 имп./час/см2. Толщина детекторов серии A составляет не менее 140 мкм, что достаточно для полного поглощения альфа-частиц с энергиями вплоть до 15 МэВ. Детекторы серии A поставляются с разъёмом MICRODOT. Ниже приведены основные характеристики PIPS детекторов альфа-излучения.
PIPS детекторы серии B предназначены для регистрации и спектрометрии бета-излучения. Тонкое входное окно этих детекторов позволяет регистрировать даже мягкое бета-излучение. Толщина детекторов серии B составляет не менее 475 мкм. Конструкция детекторов серии B и материалы, используемые при их производстве позволяют достичь минимального уровня шумов, обеспечивающего высокую эффективность регистрации низкоэнергетического бета-излучения и хорошее разрешение для конверсионных электронов. Детекторы серии B поставляются с разъёмом MICRODOT. Ниже приведены основные характеристики PIPS детекторов бета-излучения.
PIPS детекторы серии CAM предназначены для работы в составе мониторов радиоактивных аэрозолей. Это — специальная версия PIPS детекторов, обладающая рядом отличительных черт, позволяющих их эффективное использование в мониторах аэрозолей:
- Наличие алюминиевого покрытия входного окна, что позволяет им работать на свету. Кроме того, покрытие обеспечивает большую стойкость к механическим и химическим воздействиям. Толщина окна не превышает 2 мкм.
- Возможность работы при низком напряжении смещения — от +15 до +24 В. Это позволяет исключить из большинства систем источник высокого напряжения — смещение на детектор может подаваться с цепей питания регистрирующей электроники. Альфа-частицы регистрируются при напряжениях питания, начиная с 15 В. При увеличении напряжения смещения до 70 В уровень снижается уровень шума, несколько улучшается разрешение и снижается значение пороговой энергии регистрации бета-излучения до значений, приведённых ниже.
Детекторы серии CAM поставляются с разъёмом MICRODOT. Ниже приведены основные характеристики PIPS детекторов CAM.
Частично обеднённые детекторы серии PD предназначены для широкого круга задач, связанных с регистрацией и спектрометрией заряженных частиц. Площадь детекторов этой серии от 25 до 5000 мм2, толщина — от 100 до 700 мкм. Как правило, детекторы серии PD поставляются с разъёмом MICRODOT, но возможно изготовление и поставка этих детекторов с разъёмами других типов.
Полностью обеднённые детекторы серии FD предназначены для использования в телескопах детекторов и других приложениях, требующих измерения dE/dX. Площадь детекторов этой серии от 50 до 900 мм2, толщина — 300 или 500 мкм. Эти детекторы характеризуются хорошей однородностью толщины (1 — 2 мкм для детекторов малой площади). Детекторы серии FD поставляются в специальной оправке с радиальным разъёмом MICRODOT. В спецификации на эти детекторы приведено разрешение для альфа-частиц, попадающих в детектор со стороны заднёго контакта толщиной 11600 Å. Разрешение для частиц, попадающих через передний контакт толщиной 500 Å, лучше.
Кольцевые детекторы имеют отверстие в центре диаметром 4 мм . Могут изготавливаться как полностью (толщина 300 мкм), так и частично обеднёнными (толщина 100 мкм). Кольцевые детекторы поставляются в специальной оправке с радиальным разъёмом MICRODOT. Ниже приведены основные характеристики кольцевых PIPS детекторов.
Детекторы PIPS для научных исследований
Компания Canberra имеет технологии и практический опыт, позволяющие производить одно- и многоэлементные детекторы PIPS по спецификации пользователя. Эти детекторы могут иметь практически любую форму. Максимальный диаметр заготовки для таких детекторов составляет 115 мм, толщина 700 мкм. Технология ионной имплантации позволяет создание полосковых и других позиционно-чувствительных детекторов. Детекторы производства Canberra, изготовленные по спецификациям пользователя, применялись в различных экспериментах по физике высоких энергий, астрофизике, открытию новых элементов в ведущих мировых научных центрах.
На приведённых иллюстрациях показаны некоторые из PIPS детекторов, изготовленных для различных научных проектов.