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《SARAD半導體探測器簡介》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、SARAD半導體產(chǎn)品深層離子注入型硅探測器SARAD從1994年就開始制造用于α/β能譜儀的深層離子注入型硅探測器，至今這些探測器已經(jīng)經(jīng)歷了數(shù)千次的應用驗證。包括α、β能譜分析以及計數(shù)、核素識別、以及環(huán)境輻射監(jiān)測等眾多場合均得到應用并且都獲得了精確的測量結(jié)果。主要特點包括：?卓越的能譜分辨率（特別是低偏壓情況下，對α粒子FWHM最低可達15keV）?低本底?10V偏壓即可在耗盡層沉積α粒子所有能量（最大10MeV）?設計堅固耐用?耗盡層厚度最高可達500μm，可測量β粒子探測原理：1、粒子的收集α、β粒子在進入耗盡層后會
2、在周圍產(chǎn)生電離，電離產(chǎn)生的電子、空穴對在電場的作用下向兩極移動。入射粒子能量越高，就會產(chǎn)生越多的電子、空穴對，從而在輸出回路中產(chǎn)生更高幅度的脈沖信號，進而能對入射粒子能量進行測量。電離產(chǎn)生的電子、空穴對的數(shù)量與入射粒子能量是成正比例關(guān)系的：N=E/ε其中N為電離離子對數(shù)，E為入射粒子能量，ε為最低電離能。對于硅（Si），電離產(chǎn)生一對電子、空穴對所需能量為3.62eV（300K）。這樣由通過測量產(chǎn)生的脈沖就能獲知入射粒子的能量。與氣體電離室相比，由于產(chǎn)生的電離離子對數(shù)高，電離粒子數(shù)的統(tǒng)計漲落相對下降，因而有更高的能量分辨率
3、。2、耗盡層厚度半導體的PN結(jié)在漂移運動和擴散作用的雙重影響下會形成一個載流子數(shù)量非常少的一個高電阻區(qū)域，耗盡層。耗盡層是半導體探測器的靈敏區(qū)，耗盡層的厚度決定了半導體探測器能否完全沉積入射粒子能量，對于硅半導體，完全沉積α粒子通常只需100μm的耗盡層，完成沉積β粒子通常則需要500μm的耗盡層。耗盡層厚度由半導體材料的電阻率和外加反向偏壓決定的。半導體的電阻率是由半導體材料本身的性質(zhì)決定，提高半導體材料如硅的純度有助于提高電阻率。w(μm)=0.536ρ(?cm)?U(V)n其中w是耗盡層厚度，?為電阻率，U為反向偏
4、壓。對于一個已經(jīng)確定的半導體，通過增大反向偏壓能增大耗盡層厚度，但是增大偏壓同時也會增大也會增大反向電流，增大噪聲，并且電壓過高還可能導致半導體擊穿。3、理想和實際能譜α衰變發(fā)射的α粒子在產(chǎn)生時是單能的，這是由原子核內(nèi)部能級所決定的，原子核只能處在幾個固定分立的能級上。因此完全理想的狀況下，探測器應該測量到的是一個無限細的一個單能脈沖信號。單能的α粒子在產(chǎn)生后，會與周圍物質(zhì)發(fā)生作用，形成能量損失，因而粒子在進入探測器耗盡層時，能量往往已經(jīng)有了損失。但是由于不同粒子入射角度不同，通過的距離不同，另外加上粒子與物質(zhì)發(fā)生作用有
5、概率性和隨機性的特點，有的粒子損失能量多，有的粒子損失能量少甚至未損失，出現(xiàn)能量歧離，因而這些粒子進入探測器耗盡層時所釋放的能量也有所不同。另外探測器內(nèi)部是存在噪聲的，這些噪聲包括電子學系統(tǒng)噪聲和探測器噪聲。這些隨機噪聲使得信號會出現(xiàn)一定的漲落。最終測量到的能譜，就是一個被展寬的譜線。圖1通過不同厚度物質(zhì)的α粒子能譜4、提高能量分辨率鑒于α、β粒子在穿過空氣等介質(zhì)中會損失能量，導致能量歧離，能峰展寬。為了改善測量效果，在條件允許的情況下，可以采取以下措施以提高能量分辨率：?在真空環(huán)境測量?使用準直器，但是會減少入射粒子數(shù)
6、?降低環(huán)境溫度，低溫下探頭噪聲會更低?使用更薄保護層的探頭，但此時探頭應能避免可見光照射?對探頭和連接纜線進行電磁屏蔽深層離子注入型半導體探測器SARAD生產(chǎn)的深層離子注入型半導體探測器,是半導體離子注入新工藝產(chǎn)品。使用離子注入裝置，對離子進行加速，經(jīng)過篩選和聚焦和再加速，射入硅片內(nèi)部，整個過程都在真空狀態(tài)下進行。通過調(diào)節(jié)離子束的強度和能量可以控制摻雜離子在硅片中停留的深度和濃度，并且能精確控制摻雜離子形狀。U=0...-100VrSiO2Alp+,B+implantn-Si,(100)n+,P+implantAl圖2深
7、層離子注入型硅半導體相對于面壘型和擴散結(jié)型探測器，它有著以下優(yōu)越之處：?所有PN結(jié)的邊緣都在不可見的內(nèi)部，結(jié)邊緣不需要環(huán)氧樹脂密封，可靠性不會受到環(huán)氧樹脂密封性的影響；結(jié)邊緣在硅片內(nèi)部還能大大減小漏電流值。?接觸面是用離子注入法形成的，可以得到精確、薄而且突變的結(jié)，具有良好的α粒子分辨能力。?入射窗穩(wěn)定且堅固，不易被劃傷損壞。?漏電流通常只有面壘型和結(jié)型探測器的1/10~1/100。?死層厚度比同類的面壘型和結(jié)型探測器都要小。圖320KV離子注入裝置另外，SARAD的深層離子注入型半導體探測器與其他同類的離子注入式半導體
8、產(chǎn)品相比較，在同樣的耗盡層厚度情況下所需的偏壓更低，只需10V偏壓即可形成100μm的耗盡層，而其他同類探頭形成100μm的耗盡層需要40V偏壓，容易滿足便攜式設備的需求。另外，更低的偏壓也有助于降低半導體內(nèi)的漏電流，降低噪聲，提高分辨率。SARAD生產(chǎn)的深層離子注入型半導體探測器，已經(jīng)被大量使用在SARAD生產(chǎn)的測
