hrvatski

Dijamantni detektori - spektroskopska svojstva i otpornost na zračenje

U zadnjih nekoliko godina monokristalni dijamantni detektori visoke čistoće postal su komercijalno dostupni. Oni se proizvode metodom depozicije iz parne faze (CVD – Chemical Vapor Deposition) i pokazuju dobru energijsku i vremensku razlučivost zbog odlične uniformnosti kristalne rešetke. U teškim radnim uvjetima, kao što su visoka temperature i povišena razina zračenja, očekuje se da dijamantni detektori zadržavaju svoje karakteristike te bi se ubuduće mogli primijeniti u slučajevima kad se silicijski detektori ne mogu koristiti ili se njihova spektroskopska svojstva naglo kvare. Metoda mjerenja induciranog naboja kojeg proizvede pojedinačni ion prolaskom kroz poluvodički element (IBIC – Ion Beam Induced Charge) veoma je prikladna za proučavanje efikasnosti sakupljanja naboja (CCE – Charge Collection Efficiency) na mikroskopskoj razini, prije i nakon ozračavanja detektora. Promjene CCE vrijednosti komercijalnog monokristalnog CVD dijamantnog detektora (1 mm^2 površine i 500 um debljine) s ohmskim električnim kontaktima proučavane su s fokusiranim ionskim snopovima. Korištenjem različitih iona (protona i ugljika) i energija, postignute su različite dubinske raspodjele kočenja ionizacijom. Teorija neionizirajućeg gubitka energije (NIEL – Non-Ionizing Energy Loss) korištena je za mjerenje otpornosti na zračenje, u svrhu čega su različita područja detektora ozračena s 6.5 MeV fokusiranim ugljikovim snopom i to dozama do 10^11 iona/cm^2. Naknadno je izmjerena energijska razlučivost od 25 keV (1.25 %) za detekciju 2 MeV-skih protona na cijeloj aktivnoj površini dijamantnog detektora. U ovom radu po prvi put je korištenjem IBIC metode sistematski proučavano uvođenje defekata s teškim ionima MeV-skih energija u monokristalni CVD dijamantni detektor. Suprotno ponašanju na visokim energijama (>1 GeV za protone), a uspoređujući rezultate sa silicijskim detektorom, za područje energija teških iona kratkog dosega (nekoliko mikrometara) utvrđena je slabija otpornost na zračenje dijamantnog detektora.

monokristalni CVD dijamantni detektor; otpornost na zračenje; IBIC; efikasnost sakupljanja naboja

nije evidentirano