ПЛАНАРНЫЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДЕТЕКТОР ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Настоящая полезная модель относится к планарным полупроводниковым координатным детекторам ионизирующих частиц, применяемым в приборах ядерной физики, физики высоких энергий, космофизики и радиационной медицине, в частности к позиционно-чувствительным детекторам, предназначенным для регистрации пространственно-энергетического распределения частиц ионизирующих излучений, таких как гамма-кванты, нейтроны и заряженные частицы высоких энергий.
+
-
-
+
+
i
Известен пленарный полупроводниковый детектор ионизирующего излучения (см. патент RU 2306633, МПК H01L 31/10, G01T 1/24, опубл. 20.09.2007), включающий подложку n-типа проводимости, эпитаксиально выращенный на ней активный слой n или р, или n-типа проводимости, на поверхности которого сформированы полосковые сигнальные электроды р-типа проводимости с омическими контактами, разделенными друг от друга канавками. Канавки вытравлены на глубину 20-50% от толщины активного слоя, а на дне канавок сформированы n-слои толщиной не более 3% толщины активного слоя.
Недостатком известного полупроводникового детектора является невозможность проверки целостности электродов во время его эксплуатации.
Известен пленарный полупроводниковый детектор ионизирующего излучения (см. патент RU 2672039, МПК H01L 31/10, H01L 31/115; G01T 1/24, G01T 1/241, опубликован 27.12.2017), на обеих сторонах которого выполнены контактные электроды в виде металлизации. Металлизация лицевой (обращенной к источнику ионизирующего излучения) поверхности сформирована в виде сетки малой площади с шириной стрипа 3-10 мкм и с шагом в 30-100 мкм.
Конструкция известного планарного полупроводникового детектора не позволяет во время его эксплуатации проверять неразрывность металлизации полосок лицевого электрода.
Известен пленарный полупроводниковый детектор ионизирующего излучения (см. заявка US 20110284754 МПК G01T 1/24, опубл. 24.11.2011), который содержит полупроводниковую подложку, полосковые электроды с 1 по n (n равно целому числу 2 или выше), расположенные на поверхности полупроводниковой подложки с заданными интервалами в направлении X и параллельно направлению Y; и электрод, сформированный на задней поверхности полупроводниковой подложки. Оба конца каждого полоскового электрода соединены с последовательно соединенными резисторами.
Недостатком известного детектора является отсутствие возможности проведения проверки неразрывности металлизации полосковых электродов детектора, проверки исправности монтажных соединений полосковых электродов с измерительной аппаратурой и калибровки всех измерительных трактов в процессе эксплуатации.
+
+
2
Известен пленарный полупроводниковый позиционно-чувствительный детектор ионизирующего излучения (см. Semiconductor Radiation Detectors: Device Physics, издатель: Springer, 2007, p.111), совпадающий с настоящим техническим решением по наибольшему числу существенных признаков и принятый за прототип. Планарный полупроводниковый позиционно-чувствительный детектор содержит выполненные из кремния и последовательно расположенные подложку n-типа проводимости, активный слой n-типа проводимости и полосковые сигнальные электроды р-типа проводимости. Полосковые сигнальные электроды покрыты слоем алюминия и снабжены на первых концах контактными площадками. Полосковые сигнальные электроды разделены слоями диоксида кремния SiO с целью пассивации поверхности кремния.
Недостатком известного планарного полупроводникового позиционно-чувствительного детектора-прототипа является невозможность проведения проверки неразрывности металлизации полосковых сигнальных электродов детектора, проверки исправности монтажных соединений полосковых сигнальных электродов с измерительной аппаратурой и невозможность калибровки всех измерительных трактов в процессе настройки и эксплуатации детектора.
Задачей настоящего технического решения является разработка планарного полупроводникового позиционно-чувствительного детектора ионизирующего излучения, который бы обеспечивал проверку неразрывности металлизации сигнальных полосковых электродов, проверку исправности монтажных соединений сигнальных полосковых электродов с измерительной аппаратурой и калибровку всех измерительных трактов в процессе эксплуатации.
+
+
Поставленная задача решается тем, что пленарный полупроводниковый позиционно-чувствительный детектор ионизирующего излучения включает в себя выполненные из кремния и последовательно расположенные: подложку n-типа проводимости, активный слой n-типа проводимости и полосковые сигнальные электроды р-типа проводимости. Полосковые сигнальные электроды разделены слоями из диэлектрического материала, покрыты слоем металла и снабжены на первых концах контактными площадками. Новым является то, что детектор содержит полоску из диэлектрического материала, покрытую слоем металла, сформированную у вторых концов сигнальных электродов и расположенную перпендикулярно сигнальным электродам.
В детекторе в качестве металла может быть применен алюминий.
2
В качестве диэлектрического материала может быть применен диоксид кремния SiO.
Настоящий планарный полупроводниковый позиционно-чувствительный детектор ионизирующего излучения поясняется чертежом, где:
на фиг. 1 показан в аксонометрии планарный полупроводниковый позиционно-чувствительный детектор ионизирующего излучения;
на фиг. 2 изображен вид А, выделенный на фиг. 1
+
+
Планерный полупроводниковый позиционно-чувствительный детектор ионизирующего излучения содержит выполненные из кремния и последовательно расположенные подложку 1 n-типа проводимости, активный слой 2 n-типа проводимости и полосковые сигнальные электроды 3 р-типа проводимости. Полосковые сигнальные электроды 3 покрыты слоем 4 металле, например, алюминия, отделены друг от друга слоями 5 пассивирующего диэлектрика и снабжены не первых концах контактными площадками 6. На вторых концах сигнальных электродов 3 перпендикулярно им сформирована полоске 7 из диэлектрического материала, покрытая слоем 8 металла. В результате чего между плоскостями слоев 4 и слоя 8 образуются электрические емкости. Слои 4 металла и слой 8 металла являются обкладками образованных конденсаторов с полоской 7 из диэлектрического материале между слоями 4 и слоем 8.
Настоящий пленарный полупроводниковый позиционно-чувствительный детектор ионизирующего излучения работает следующим образом.
В процессе работы детектора для проверки неразрывности металлизации полосковых сигнальных электродов 3, для проверки исправности монтажных соединений полосковых сигнальных электродов 3 с измерительной аппаратурой (на чертеже не показана) и для калибровки всех измерительных трактов подают импульс от внешнего генераторе на слой 8 металла, покрывающий полоску 7, осуществляя, таким образом, индукцию электрических зарядов одновременно на все полосковые сигнальные электроды 3. Сигналы с электродов 3 регистрируют измерительной аппаратурой (на чертеже не показана). Амплитуды этих сигналов могут быть использованы для калибровки аппаратуры, а факт отсутствия сигнала свидетельствует о нарушении неразрывности металлизации полосковых сигнальных электродов 3 и/или о неисправности монтажного соединения полосковых сигнальных электродов 3 с измерительной аппаратурой. Для предотвращения прохождения сигналов регистрируемых событий с одного полоскового сигнального электрода 3 на другой полосковый сигнальный электрод 3 слой 8 металла должен быть соединен с нулевым потенциалом источника (на чертеже не показан), смещающего напряжения детектора через резистор с малым сопротивлением или конденсатор (на чертеже не показаны).