В наше время стремительного развития технологий и науки, поиск новых материалов и их изучение становятся одной из важнейших задач материаловедения. Особый интерес вызывает изучение фотоактивных и радиочувствительных свойств материалов, которые могут быть применены в различных областях, таких как медицина, электроника, а также в фундаментальных научных исследованиях.
Монокристаллический сапфир (а-АЬОз) является одним из самых перспективных материалов благодаря его уникальным физическим и химическим свойствам - высокой твердости, химической и радиационной стойкости. Эти качества делают его очень привлекательным для создания сенсоров в рентгеновском диапазоне. Несмотря на значительную привлекательность сапфира, его фотоактивность при рентгеновском облучении до сих пор остается недостаточно изученной.
Изучение чувствительности монокристаллического сапфира к рентгеновскому излучению является актуальным направлением научных исследований. Это позволяет не только лучше понять процессы взаимодействия рентгеновского излучения с материалом, но и способствует разработке новых технологий. Рентгеновское излучение имеет высокую проникающую способность и широко используется в медицине, промышленности для дефектоскопии и научных целях. Поэтому создание материалов со значительной чувствительностью к этому виду излучения представляет особый интерес.
Основная цель настоящей работы - моделирование чувствительности монокристаллического сапфирового сенсора при облучении рентгеновским излучением. В ходе работы изучены основные аспекты взаимодействия рентгена с сапфиром, определены параметры, оказывающие влияние на его чувствительность, а также предложена модель для отражения динамики данных процессов.
Это исследование направлено на разработку инновационных материалов для улучшения работы детекторов рентгеновского излучения.
В ходе работы были получены следующие результаты:
1) Выполнены экспериментальные исследования зависимости фототока сенсоров от напряжения и тока рентгеновской трубки;
2) Разработана модель расчета стационарного фототока сенсора при облучении полихроматическим рентгеновским излучением в диапазоне энергий квантов 10-60 кэВ и интенсивностей потока 2,169*107 - 1,085*108 (квантов/с*см2);
3) Выполнены оценки времени жизни неравновесных носителей заряда для сенсоров, изготовленных из сапфировых подложек разных производителей, которые составляют: для электронов 2 нс и для дырок 3 нс (Technicals GmbH Вупперталь, Германия); для электронов 1 нс и для дырок 1,5 нс (US university (США); для электронов 0,21 нс и для дырок 0,32 нс Монокристалл (РФ);
4) Рассчитана спектральная зависимость фототока в зависимости от напряжения на сенсоре.
Результаты работы с публикацией сборника докладов были представлены на 10-ой Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы радиофизики» (АПР) - 2023. Также результаты будут представлены на Международной конференции “Синхротронное излучение и лазеры на свободных электронах” (СИ и ЛСЭ) - 2024 и 9-ом Международном конгрессе по энергетическим потокам и радиационным эффектам (EFRE) - 2024.
