Разработка и исследование синтетических монокристаллических алмазных детекторов ионизирующих излучений

К.Г.Афанасьев, В.В.Гилевский, Г.А.Гусаков, К.И.Делендик,

И.Ф.Емельянчик, А.В.Игнатенко, А.В.Литомин

Введение

Интерес к применению алмаза в качестве детектора ионизирующих излучений обусловлен его уникальными физическими и химическими свойствами. Это полупроводник с широкой (5.5 эВ) запрещенной зоной, высокими удельным сопротивлением (более 1016 W cм), подвижностью носителей заряда (2000 см2 В-1 с-1) и электрической прочностью (107 В см-1) [1]. Детекторы на основе природных алмазов показали очень высокую радиационную стойкость (максимально допустимый поток нейтронов около 5 ´ 1014 н/см2 [2]), низкий шумовой вклад тока утечки, и способность работать при высокой температуре и в агрессивных химических средах [3]. Кроме того, атомный номер алмаза (Z = 6) близок к эквивалентному атомному номеру живой ткани (Z = 7.1), что делает его ткане-эквивалентным детектором, пригодным для дозиметрических применений [4].

Появление CVD-технологии синтеза искусственных алмазов привело к значительному прогрессу в области разработки алмазных детекторов [5]. Однако, поликристаллическая структура CVD-пластин накладывает существенные ограничения на такие детекторы. Флуктуации детектирующей способности от кристаллита к кристаллиту приводят к неравномерности отклика по площади детектора и к невозможности получения хорошего энергетического разрешения. Преодолеть указанные недостатки можно путем применения синтетического монокристаллического алмаза.

Детектор заряженных частиц на основе монокристалла алмаза, синтезированного на УП «АДАМАС БГУ»

clip_image002

Рис.1. Детектор ионизирующих излучений на основе монокристаллического алмаза, синтезированного на УП «АДАМАС БГУ».

Метод каталитического синтеза (диффузия углерода через жидкий металл в направлении температурного градиента к затравочному кристаллу) на беспуансонных аппаратах высокого давления типа «разрезная сфера» (БАРС) упрощает и удешевляет (по сравнению с традиционными технологиями) производство искусственных монокристаллов алмаза, достаточно совершенных в кристаллографическом отношении для приборного применения [6]. Нами исследована возможность применения монокристаллического алмаза, синтезированного на научно-производственном УП «АДАМАС БГУ», для регистрации ядерных излучений.

Монокристаллическая алмазная пластина

Монокристалл массой 1 карат выращен по методу температурного градиента в системе Fe-Co-C (при давлении P = 5.4 – 5.5 ГПа и температуре Т = 1450 – 1550°С) с использованием

Страница 1 of 612...Last »
Category: ЛФЧ