cvd金刚石薄膜探测器对γ射线响应的电荷收集效率测量方法

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1、第4卷第4期现代应用物理Vo1．4，NO．42013年12月MODERNAPPLIEDPHYSICSDec．2013CVD金刚石薄膜探测器对射线响应的电荷收集效率测量方法雷岚，欧阳晓平，夏良斌，谭新建，张小东(西北核技术研究所，西安710024)摘要：理论研究发现，在薄型半导体探测器前添加一定厚度的杂散电子过滤片，可以有效过滤探测系统中散射电子，准确测定探测器对7射线诱发电子的电荷收集效率。以电荷收集效率为100Y0的Si—PIN探测器作为该测量方法理论模拟和实验校验的基准，建立了化学气相沉积(chemicalvapordep

2、osition，CVD)金刚石薄膜探测器对7射线响应时电荷收集效率的测量方法和系统。研究结果表明：所研制的CVD金刚石薄膜探测器，在600V饱和偏压下，电荷收集效率在常态时为55，在“priming”状态时可达69。关键词：金刚石薄膜；半导体探测器；电荷收集效率；辐射测量；化学气相沉积中图分类号：TLal4文献标志码：A文章编号：(2013)04—307—06ChargeCollectionEfficiencyMeasurementofaCVDDiamondDetectorinY—RayDetectionLEILan，OUYA

3、NGXiao—ping，XIALiang—bin，TANXin—jian，ZHANGXiao—dong(NorthwestInstituteofNuclearTechnology，Xi’an710024，China)Abstract：Anovelmethodisproposedformeasurementofthechargecollectionefficiencyofachemicalvapordeposition(CVD)diamonddetectorin7-raydetection．Aslabislaidbeforeth

4、edetectortoabsorbthescatteringelectronsinthedetectorSOthattheinterferenceofthosescatteringelectronscanbeeffectivelyremoved．ThemethodisvalidatedbytheexperimentwithaSi—PINdetector．whichhasachargecollectionefficiencyofabout100．Theresultsofbothexperimentsarecomparedwith

5、thoseofthetheoreticalcalculationbyMCNP，indica—tingthatthechargecollectionefficiencyofthedetectorfor7-raysat600Vbiasedvoltageis55A0atnormalstate，and69atprimingstate．Keywords：diamondfilm：semiconductordetector；chargecollectionefficiency；radiationmeasurement：chemicalvap

6、ordeposition基于金刚石材料禁带宽度大、载流子漂移速度快辐照能力比Si—PIN半导体探测器高出3个量级，工等优点，化学气相沉积(chemicalvapordeposition，作温度可达500。C，且时间性能优于Si—PIN半导体探CVD)金刚石薄膜探测器以其优异的物理性能，如耐测器等，已成为托卡马克聚变反应装置中子辐射场参收稿日期：2013—06—20；修回日期：2013—08—31基金项目：国家自然科学基金资助项目(No．10675074；No．11275153；No．11175142)作者简介：雷岚(1984一

7、)，女，山西平遥人，研究实习员，硕士，主要从事脉冲辐射探测技术研究。E-mail：leilan@nint．ac．cn3O8现代应用物理第4卷数测量的主流探测器，同时也是当前辐射探测领域的一『1一(1一e)(1+e2‘6。)](1)研究热点和较理想的探测器之一_1]。对多晶CVD金刚石薄膜探测器来说，由于金式中，L为探测器两个电极间的距离；G为辐射粒子刚石内部存在缺陷和晶界，辐射在金刚石材料中产在半导体材料中的射程，与薄膜质量有关。与探测生的电子一空穴对不能被完全收集，因此，电荷收集器所在的电场强度有关_2，故探测器的电荷收集效

8、效率是表征探测器性能最重要的参数之一，它直接率与所加偏压有关。理论计算表明，CVD金刚石薄影响探测器的灵敏度，而能否准确刻度探测器对辐膜探测器的电荷收集效率随外加电场强度的增加而射响应的灵敏度直接决定探测器对辐射强度的绝对增加；当电场强度增加到一定值后，电荷收集效率趋测量精度