Многослойные полупроводниковые установки для спектрометрии заряженных частиц на ускорителях

• Автор: Гуров, Юрий Борисович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 236 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Разработка методов создания телескопических детекторов

большой площади

1.1. Кремниевые детекторы

1.1.1. 51(Аи)-детекторы в режиме полного обеднения

1.1.2. ЭКЫ)- детекторы с тонкими нечувствительными слоями

1.1.3. Детекторы из высокоомного кремния, полученного методом

нейтронного легирования

1.2. Детекторы из сверхчистого германия

1.2.1. Критерии отбора монокристаллов НРЭе для изготовления

детекторов
1.2.2. Метод изготовления имплантированных НРСе-детекторов
1.2.3. Исследование возможности получения Эе с |Ма—Ма ] ~3-Ю10см'3 методом нейтронного легирования
Выводы
Глава 2. Разработка методов, обеспечивающих прецизионность измерения
энергии заряженных частиц с помощью п.п.д.-телескопов
2.1. Калибровка п.п.д.-телескопа с помощью альфа-источников
2.1.1. Учет потерь энергии а-частиц во входным окне п.п.д
2.1.2. Экспериментальная проверка методики калибровки
2.2. Определение толщины структурных слоев детекторов
2.2.1. Измерение структурных параметров п,п.д. на пучках частиц
2.2.2. Измерение структурных параметров п.п.д. с помощью
радиоактивных источников
2.3. Выбор формирующих цепей многослойного п.п.д.- спектрометра
2.3.1. Моделирование влияния т на амплитуду сигнала п.п.д
2.3.2. Экспериментальное определение дефекта амплитуды
2.4. Электронная система л.п.д.-телескопа
2.5. Методика измерения энергии и идентификации заряженных частиц
многослойными п.п.д.-спектрометрами
2.5.1. Метод определения энергии заряженных пионов
2.5.2. Методика измерения энергии и идентификация стабильных частиц
2.5.3. Методика восстановления физических распределений

Выводы
Глава 3. Многослойные п.п.д.-спектрометры: принципы построения, методы
определения параметров, физические результаты
3.1. Спектрометры для исследования поглощения пионов
3.2. Спектрометр для исследований на ускорителе ПИЯФ
3.2.1. Описание установки и эксперимента
3.2.2. Методика определения количества остановок пионов в мишени
3.2.3. Мониторная система спектрометра
3.2.4. Определение числа остановок пионов
3.2.5. Поиск ядерных состояний 10Li и 4Н на ускорителе ПИЯФ
3.3. Спектрометр для исследования легких нейтронно-избыточных
ядер на мезонной фабрике LAMPF
3.3.1. Описание эксперимента и установки
3.3.2. Методика определения параметров аппаратурной линии
п.п.д.-телескопа
3.3.3. Спектрометрия ядерных состояний 10Li и 4Н в LAMPF
3.4. Спектрометр ядерных фрагментов для поиска виртуальных
д-изобар в ядрах
3.4.1. Постановка физической задачи
3.4.2. Постановка эксперимента и параметры установки
3.4.3. Результаты эксперимента
3.5. Спектрометр для поиска глубоколежащих состояний пионных
атомов ксенона на накопительном кольце CELSIUS
3.5.1. Постановка задачи
3.5.2. Описание установки и эксперимента
3.5.3. Определение энергетического разрешения спектрометра
3.5.4. Калибровка спектрометра и определение эффективности
регистрации ионов 3Не
3.5.5. Результаты эксперимента на мишени из природного ксенона
3.6. Спектрометр заряженных пионов низких энергий
3.6.1. Конструкция спектрометра
3.6.2. Методика регистрации пионов п.п.д.-телескопом
3.6.3. Экспериментальная проверка методики регистрации пионов

3.6.4. Эффективность регистрации многослойного спектрометра
3.6.5. Режекция мюонов, разделение пионов по знаку заряда
Выводы
Заключение
Литература

Расчет времени облучения проводился по формуле (1.1), из которой следует, что при Л/0 = 1.556-1021см'3 и о = 0.11 барн концентрация атомов введенного фосфора можно определить из следующего выражения:
Л/с г1.7-10ГV* (1.2).
Для удобства определения зависимости интегрального потока нейтронов от удельного сопротивления исходного материала были построены расчетные кривые, представленные на рис. 1.13. Они рассчитаны для различных значений ожидаемого удельного сопротивления 002) для в|’ п -типа проводимости, равного 1, 2, 5,10, и 20 кОм-см.
Отжиг радиационных дефектов в облученных образцах проводился на воздухе при температуре 500 - 900°С в течение 1-3 часов. Результаты измерений удельного сопротивления образцов, отожженных в разных режимах, показывают, что достаточно полный отжиг радиационных нарушений, с хорошей воспроизводимостью значений р2, происходит при температурах 600-800°С течение 1-2 часов, что согласуется с данными работ [112, 116].
Параметры облученных и отожженных образцов кремния контролиро-вались по описанным выше методикам. 51(Аи)-детекторы изготавливались по стандартной технологии для л-кремния [91, 92]. В табл. 1.2 вместе с исходными значениями представлены величины удельных сопротивлений облученного кремния после отжига р2, а также энергетическое разрешение ДЕа изготовленных детекторов для а-частиц 238Ри. Полученные значения удельных сопротивлений близки к ожидаемым, а величины разрешения для детекторов с чувствительной площадью в = 1 см2 составляют 20 кэВ.
Таблица 1.2. Характеристики - монокристаллов и изготовленных п.п.д.
№ образца о, мм Р1> кОм-см Ф, 1016н/см2 Р2, кОм-см ДЕа, кэВ
1 24 8 4.3 0.8
2 28 30 4.3 0.7
3 26 35 1.2 4.0
4 29 2.7 3.1 130.0