Brevet FR2019503A1 — publié le 19700703

La présente Lnveafcioa soaeeEne les dispositifs pour me-» suces la vifceaae des pestes d'énergie et déèesi&es les . • sayorn^issats nucléaires ionisants» Ors eonnaîfc largement un dispositif pous aosurec la vife-Ssie des pastssa S^énergi© âS (p©£«^es d®é&@£gie pas 1*unité de parcours) des ïïayofMesiaate ameiêsises eompoElsa&t oa qualité dfélécieat sensible a a rayonaemeats aaelêaisea Un des liîsom'éales.fcs'S9m. tel dispositif gésid© dans ie ni^saa élevé des bruits à températare normale* Vei s--îS2® inconvénient réside dsas 1© fait 000 les s4-fceeîïeni?» ca silieLes ssaasuE®n& pas tKmjoiscs la valeur b®&vll.s® de. iîi-05> en ê f vitesse des pestes ^'oi-sEgie pas les él Par ailleurs,. â ssue® du etmôro Ktoslque éie^é du silicium les dispositifs ave© un déSeeteui? au silicium s*avérante ez^êraesiem» sensibles au foai de sa^OEiaeisentï gGcz^o * bad original lia présent;© s pous tefe la ssfefelûa «l'an. fiapo- détecter lea rayomieaeatis auelêslssa ic&Lsanfcs assaranti des pertes énergie ©& pesEettsat «e dêfceefc&s Xss sayorne- tta xo&d LaeeES© de:'CHas^Ls©i5£Gpo2- fie sa^oasisiaeMi gamma.. .-.. Pour atteindre le cmfe isâiq^ê&_ ©a.s6est posé sonna© • problème la réalisation Qi%;y;-'-*hi2 aires- ea-dêtestees, de sayememerits miolSatcei; gossfe.iv- --.^j -rsibl® '©apaoitéj irn faible niveau, de- bruiô- ©S se*.© fi®';.Ji,blIItérêdal'ïs aux • " ssyoaaeEeat gamma* Iso psoblèça© rérnoXa pas? 1s fait as© û&m le ôispoai-î;if pour mesurer la vitesse ô-ss psEfeaa â5éaesgle ©îi détectes las Eayeansfflsaës aueléaises ioaLeacts £«3 «a t&&â 3s sayeaseesats gmm9 cot^ùVt>mv'B *\n 5#3@Qtr3?ig'S® seyoaaemea'es étiolésises sï?ee as araplL'i-js-^i::- %t 2ss' noyées â-'aoKeglstse»-Eienfe Sa sigaal 3© sortie,- :E,lnsi ^l^ûîsq sourse Sç silaeatetio& âétecrteus?.- s----Ioa 1® S,i^;:5nvX~ * \* orsstLt;irî- ^.ss i?ii$ plaG^a- aa. oslctaJ. 5-a ël&e»a'3 âes seatesôa ses sea -sotês oppsssêa, qui ?c:^ psêvs-s m'ss 3ppïia;-.0v aha&p éleo^slaue â la plsçus ïàaiit■/■ f ' •*-* %sls3eur de 1s -go/1© â@ travail as trouvant; â&l&ô les acatsefea asa^ionnés elq iép@asant pas Xo pascousa des Tx.'fi^xiss. &rafc62ges S-aas le es; Laçai de d Lassât souo i^srfsù £5. c-iisog. éles-j^ique applio^â sitif pous œeaurer 1 se «Ses pertes d-'éaesgie et? BAD ORIGINAL 4» 2019503 étant et7inférieure au pouvoir de pénétration du rayonnement nue- | léaire qui la bombarde, ie , ; intact se trouvant; j du coté de la plaque exposé au rayonnement étant réalisé soua forme de couche de matériau xK-ri:aéable pour, un rayonnement nucléaire de bombardement; possédant; un numéro auomique , étant i ne dépassant pas 15» ce contact /"un contact de blocage pour lea porteurs de charge et raccordé à l'entrée - de l'amplificateur avec un appareil enregistreur tandis que le contact opposé se trouvant sur le côté non eisposé au rayon- licule nement est réalisé sous forme de pel/ en matériau perméable pour un rayonnement nucléaire de bombardement* possédant ; un numéro atomique ne dépassant pas 15 et capable conjointement avec -le diamant d'injecter dos porteurs de charge sous l'effet du champ électrique appliqué et qui est raccordé à travers une résistance à la source d'aliaentatioiu Lea caractéristiques de 1*invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexé? dans lesquels : représente ' d'un la Fig« 1» coupe schématique / dispositif pour mesurer la vitesse "des pertes d'énergie et pour détecter lea rayonnement!- nucléaires ionisants sur un fond de rayonnements gamma (l'amplificateur avec les moyens d'enregistrement et la source d'alimentation du détecteur ne sont pas représentés); bad original 69 33148 4 2019503 « «* vue de la 2, est une/ eo mêue dispositif, on plan aveû orracheoient i>arfciel. Dana le dispositif proposé (F ic« 1) un boîuier 1 avec ojqo fonStre 2 contient un détecteur 2 de ra^orniviaenba nucléalroo, qui eut; constitué par uaa j-,laAuo on ccU>tal do dioaant aur lea côtés opposés de laquelle aa trouvent; dos contacta 4 et 5» j Lo contact 4 est uo eontoct d© blocago pour lea porteurs j do ciiargo» Lo cou tact op. osé *»• cet réalisé en oatériau cai>oblaf . caaaoLnteaenfc avec le diaoant» d*infectes des partit tir a de chas»! go noua l'effet du cfcaGp électrique appliqué* I.*épaiû3ôur d aa trouvant cntrô les coutact 4 et 5 du dossaino do travail [ t de lo plaquo ea cristal de diacaat lie O^pasao pas lo parcours j dea po^touca do ebargo dans le cristal do diaoaot oou3 1*effet du ciiasjp électrique appliqué et peut; 8te© déterminée à l'aide de la forçai©r oA ^ ** eût» la taobllLtô dsa port aux y de charge (électrons ou troua), Z -» la durée do vlo dea pas tours do charge# B — Viale&aité du eâanip électrique appliqué, d*- le parcours des porcouru do eàargo -;oua l'effet du cliaap é lectrice ao-li^ué» Po-ir'aauurer da faibles pertea d'énerGie du r abonnement nucléa Ieo do b^aardeiaerit daaa lo détecteur ea dianaat jj .TT-tT- , * •©AD ORIGINAL ^ 33148 -5- 2019503 lorsqu'on mesure la vitesse des posées d'énergie, il faut " j " que l'épaisseur de soe eo&taet de b'iosag© 4 efc de son cou- j " ■ " f tact d'injection f? soit la plus faible possibles, tandis •[ que le domaine de travail de la plaque sa ©Eistal de diamant se .-situant entre eux dolè Itee inférieur se pouvoir de pénétration da rsyoaneasitô nucléaire de bofubasdesent* Lorsqu'on détersalUî© 1®Intensité des Esjoanemenfes s nucléaires ionisants sur 'un fond desflux Isotropes paissants de rayonnement a gamma, on doit également u&lliser un dôtec- : teur ea ùiaaanfc avec des contacts de falieage @fe d'infection ■ s perméable au" rayosanement nucléaire de bombardement et avec «an très mince doaaine de travaile disposé entre . ' eux» D'autre parts il faut que ©es contacts soient réalisés ' en matériau â numéro atomique faible aa dépassant pas 15? par exetaples en carbure de silicium^ en graphite.o Ceei permet d'obtenir on faible i dea impulsions provenant des électrons due â ^absorption dee gayonneaeïièa gamma dans les contacts3 c5est faible partie de son êii©ngieee@penâaatc 1°absorption dea - BAD OP"VMât, rayonnements gamma" dans le âOESlae d® brava il du détecte® ? diminué selon on© exposanti@Xl@» et pas eoûséqo.eafeg.leug \ apport dans le soîspfce diaiané» | Lorsque l'épalsseia? Se'ëâ«estjeaâ ©a diamant diminue,lea cousante de'fuite de eaiul-ei' '&®àugïas&teat pas'grâoe à sa" haute résistance épêclflcpe s'c â" Xs 'XaEgsur importante de 'la bande interdite da dlamanto'Bar cdnâéqBent* "in que ■ - ■ \ lea bruits dé courant et' les bruits thermiques"d1 ea détec—' ''' 1 teur ©a diamant sont iwsigalfieatÉ?^ lorsqu*oa .réalise la j * plaq.ua en diamant avec sas êpa%Zs~- v doaalBo ée travail ■ inférieur© à la profôad-i-xà -Se pc-:--sïsa'du abonnement*--- ; aueléalse à'détectés» oa |esl ^aaM'* Lestent réduire aa • sensibilité au. rayonnement V^as» - j £e détecteur ®a diama&t 3 est fixé âana "lé boîtier 1 aa I ! Eioysa de deux garnitures mlaessf ï,2soia»f;ee 6 Identiqssea et- ; êsaa ées©a qui est vlsoô «Sazis 1© boîtier «Bana les garnitures 6 ©t I-êe&ott 7 se®. aaé0S§éî3S -««s i' oStiga a $si* ajsàaufèé ©s'aétsi â auméro atomiqa© SaibXe6 pas eseaaX^, .sa ^lufsiaL^m il -©at sis "à "la rmsse â l'eide dtaae aasïis 11» La '«sortie f est raccordée par m fil 12 aià contact ' é{' 5 dn dêteeîieas ©a S diamant et sert â appliques an dêlîae&e-tis où* ëla&E?ïfe 3 la BAD ORîGfNAL 69 33148 - 7 - 2019503 tension provenant d*uhe source d*alinionfcai;iun. 14 à tcavers une résistance 13* 3îa sortie 10 est raccordée par un fil 15 au contact de blocage 4 du détecteur en diamant 3 ©1» sert à prélever sur ce dernier les signaux attaquant un amplificateur 16 avec un appareil enregistreur 17* Pour exécuter le dispositif proposé comportant un détecteur en diamant avec un domaine de travail très mincc,sont particulièrement indiquées les plaques en diamant avec une cavité car elles possèdent une résistance mécanique élevée et sont faciles k manipuler. Cependant, on peut également utiliser des détecteurs en diamant en forme de lame fine si on les colle au préalable aur leur peripîiérie sur un support avec des fenêtres et puis on le fixe dans le bottier comme décrit plus lia ut. Au besoin, par exemple, au cours des expériences pour identifier les rayonnements nucléaires, on peut, en plus installer dans le boîtier un détecteur d* absorption totale (non représenté sur le dessin) et obtenir un sydtème de détecteurs dE et E» Pour augmenter la surface de détection, on peut exécuter une mosaïque avec les détecteurs en diamant de rayonnements nueléa ir es ind i qués » Dan3 le dispositif proposé le déte&teur en diamant peut être fixé dans une couche de résine époxydo, de colle ou dans une composition» F BAD or'^'AL 69 33148 -s- 2019503 Lo dispositif proposé fonctionne de la façon suivante* Le boîtier 1 est Introduit dans un connecteur ap^Tprié (non représenté aur le dessin) et placé sur le trajet du rayonne-ment nucléaire à détecter, pui3 on applique au détecteur en diamant 3 une tension provenant de la source d'alimentation 14. Le rayonnement nucléaire à détecter pénètre dana le détecteur en diamant 3 du côté du contact de blocage et provoque une i^oniaation dans celui-ci. Lea porteurs de t charge (électrons ou troua) qui se forment lors de 1' ionisation tfont aux contacts 4 et 5 sous l'effet du chamj? électrique appliqué. Les électrons se dirigent alors vera le contact - d'injection 5 si un potentiel positif est appliqué à ce £e dirigent derni.er# et le3 troua / vers le cont.'ct de blocage 4» Lors de leur mouvement vers le contact'.: 5# une faible partie dea électrons est captée par les pièges qui sont toujours présents dana le cristal en diamant. De ce fait, la plaque en cristal de diamant ae trouve polarisée. Lo contact d'injection 5 prévu pour élimineria polarisation indiquée. Vu qu'il existe dans le diamant dea pièges profonds, lea courants d'injection provenant du contact 5 3ont limités par la ciiarge spatiale reliée , à ce3 pièges et par conséquent, ils ne créent pas de conductibilité importante ni de bruits. Cependant, en cas de perturbations de l'équilibre le champ et la charge à l'intérieur de la plaque en cristal de diamant à cause d'une polarisation due au rayonnements nucléaires de bombardement, les porteurs de charge (les troua) injectés par bad original 69 33148 -9- 2019503 le contact 5 rétablissent X4état atationnaire Initial ? du cristal» j Lors de leur mouvement vers le contact 4* une partie des ! trous peut être également ©aptée par les pièges» Toutefois , -dans ce cas les trous captusés se trouvent dans la zone d'ionisation et peuvent être neutralisés par des porteurs de charge de signe opposé, c'est-à-dire par les électrons» ■ D'autre part, vu que dans le domaine du contact de blocage • 4 1*intensité du champ électrique est élevé©, lorsqu'on détecte des rayonnements nucléaires fortement ionisants, ' les pertes dans le plasma électrons -trous diminuent» Le signal prélevé sur le coûtaet de blocage 4 du détecteur en diamant 3 attaque l'entrée de l'amplificateur 16, - puis va à l'appareil enregistreur 17« Le dispositif proposé à détecteur en diamant bénéficie d'une série d'avantages en comparaison avec les appareils connus» Le schéma indiqué de branchement du détecteur en diamant possédant une faible capacité et un faible niveau de bruit et doté de contacts perméables pour le rayonnement nucléaire de bombardement assuee une diminution âa la capacité totale à*entrée du dispositif et l'accroissement du rapport signal/bruit, ce qui procure une amélioration de l'efficacité de détection, Vu que le détecteur e3t réalisé en diamant A faible numéro atomique et qu'il possède des contacts de blocage èt d* injection^ gui sont exécutés en V>- " . BAD ORIGINAL 69 33148 _iQ_ 2019503 matériaux h faible numéro atomique, 1© dispositif possède une faible sensibilité par rapport aux rayonnements gamma j et une faible diffusion». -Ceci permet de mesurer la vitesse ; de pertes d*énergie aveo une bonne^>lution en énergie et de détecter les rayonnements nucléaires ionisaèfea par exemple»^ * les particules, alpha et béta sur un fond de flux intenses de j rayonnement gamma avec des rapporta et élevés» . I BAO ORIGINAL. ■t 69 33148 - il - 2019503 REVENDICATION 1°. Dispositif pour mesurer la vitesse des pertes d'énergie et détecter les rayonnements nucléaires ionisants sur un fond de rayonnements gamma comportant un détecteur de rayonnements nucléaires avec un amplificateur et des moyens d'enregistrement du signal de sortie et une source d'alimentation du détecteur, caractér isé en ce ' que dans celui-ci le détecteur est constitué par une plaque en cristal de diamant avec des contacts formés sur ses côtes opposés qui sont prévus pour appliquer un champ électrique à la plaque mentionnée dont l'épaisseur du domaine de travail situé entre les contacts mentionnés, ne dépasse pas le parcours des porteurs de ciiarge dans le cristal de diamant sous l'effet du champ électrique appliqué et qui est inférieure au pouvoir de pénétration du rayonnement nucléaire de bombardement, le con tact sur le côté de la plaque qui n'est pas exposé à la ,étant , - radiation,/ réalisé en couche de matériau p'ermeable au rayonnement nucléaire de bombardement, possédant un numéro atomique ne dépassant pas 15 constituant un contact de blocage pour les porteurs de charge qui est raccordé à l'entrée d'un amplificateur avec un appareil enregistreur, tandis que le contact opposé sur le côté qui n'est pas 69 33148 -la- 2019503 exposé au rayonnement est réalisé en une couche de : matériau perméable- ' au rayonnement nucléaire de bombardement, possédant un numéro atomique ne dépassant pas 15 et capable, conjointement avec le diamant, d'injecter des porteurs de ciiarge sous l'effet du champ électrique appliqué, et raccordé à travers une résistance à la source d'alimentation. f i