📄Работа №184255
Тема: Моделирование чувствительности монокристаллического сапфира к рентгеновскому излучению
Характеристики работы
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
Физика
Объем:
48 листов
Год:
2024
Просмотров:
61
4480
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 5
1. Физические основы работы полупроводниковых сенсоров рентгеновского излучения на основе монокристаллического сапфира (обзор литературы) 6
1.1 Рентгеновское излучение 6
1.2 Принцип работы полупроводниковых сенсоров рентгеновского излучения 8
1.3 Генерация заряда в сенсоре 9
1.4 Перенос заряда в сенсоре 10
1.5 Теорема Рамо - Шокли 11
1.6 Эффективность сбора заряда 12
1.7 Роль глубоких ловушечных центров в полупроводниковых сенсорах рентгеновского излучения 13
1.8 Монокристаллический сапфир 15
1.8.1 Основные электрофизические характеристики сапфира 15
1.8.2 Глубокие ловушечные центры в монокристаллическом сапфире 16
1.9 Экспериментальные исследования сенсоров рентгеновского излучения на основе а-А120з 18
1.10 Выводы по литературному обзору 21
2. Методики эксперимента и моделирования 22
2.1 Объект исследования 22
2.2 Измерение фототока 24
2.2.1 Измерение фототока при облучении сенсоров полихроматическим рентгеновским излучением 24
2.2.2 Измерение фототока при облучении сенсоров монохроматическим рентгеновским излучением 27
2.2.3 Спектр и интенсивность излучения рентгеновской трубки 28
2.3 Моделирование фототока 29
3. Результаты и их обсуждение 30
3.1 Экспериментальное исследование фототока 30
3.1.1 Оценка фототока при воздействии рентгеновского излучения сенсоров из
монокристаллического сапфира 30
3.1.2 Зависимость фототока от напряжения на рентгеновской трубке при облучении полихроматическим излучением 32
3.1.3 Зависимость фототока от тока на рентгеновской трубке при облучении полихроматическим излучением 33
3.1.4 Зависимость фототока от напряжения на сенсоре при облучении полихроматическим излучением 34
3.1.5 Зависимость фототока от интенсивности монохроматического излучения ....35
3.2 Моделирование чувствительности к рентгеновскому излучению 36
3.2.1 Спектральная чувствительность сенсоров 36
3.2.2 Моделирование фототока 37
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 42
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 43
ВВЕДЕНИЕ 5
1. Физические основы работы полупроводниковых сенсоров рентгеновского излучения на основе монокристаллического сапфира (обзор литературы) 6
1.1 Рентгеновское излучение 6
1.2 Принцип работы полупроводниковых сенсоров рентгеновского излучения 8
1.3 Генерация заряда в сенсоре 9
1.4 Перенос заряда в сенсоре 10
1.5 Теорема Рамо - Шокли 11
1.6 Эффективность сбора заряда 12
1.7 Роль глубоких ловушечных центров в полупроводниковых сенсорах рентгеновского излучения 13
1.8 Монокристаллический сапфир 15
1.8.1 Основные электрофизические характеристики сапфира 15
1.8.2 Глубокие ловушечные центры в монокристаллическом сапфире 16
1.9 Экспериментальные исследования сенсоров рентгеновского излучения на основе а-А120з 18
1.10 Выводы по литературному обзору 21
2. Методики эксперимента и моделирования 22
2.1 Объект исследования 22
2.2 Измерение фототока 24
2.2.1 Измерение фототока при облучении сенсоров полихроматическим рентгеновским излучением 24
2.2.2 Измерение фототока при облучении сенсоров монохроматическим рентгеновским излучением 27
2.2.3 Спектр и интенсивность излучения рентгеновской трубки 28
2.3 Моделирование фототока 29
3. Результаты и их обсуждение 30
3.1 Экспериментальное исследование фототока 30
3.1.1 Оценка фототока при воздействии рентгеновского излучения сенсоров из
монокристаллического сапфира 30
3.1.2 Зависимость фототока от напряжения на рентгеновской трубке при облучении полихроматическим излучением 32
3.1.3 Зависимость фототока от тока на рентгеновской трубке при облучении полихроматическим излучением 33
3.1.4 Зависимость фототока от напряжения на сенсоре при облучении полихроматическим излучением 34
3.1.5 Зависимость фототока от интенсивности монохроматического излучения ....35
3.2 Моделирование чувствительности к рентгеновскому излучению 36
3.2.1 Спектральная чувствительность сенсоров 36
3.2.2 Моделирование фототока 37
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 42
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 43
📖 Аннотация
Работа посвящена моделированию чувствительности монокристаллического сапфира (α-Al₂O₃) к рентгеновскому излучению. Актуальность исследования обусловлена недостаточной изученностью фотоактивности этого перспективного материала при рентгеновском облучении, что сдерживает разработку на его основе эффективных детекторов для медицины, промышленной дефектоскопии и научных установок. Методология включала экспериментальное исследование зависимости фототока от параметров рентгеновской трубки и разработку модели для расчета стационарного фототока при облучении полихроматическим излучением в диапазоне 10–60 кэВ. В результате были оценены времена жизни неравновесных носителей заряда для сапфировых подложек от разных производителей: для образца от Technicals GmbH (Германия) время жизни электронов составило 2 нс, дырок — 3 нс; для образца US university (США) — 1 нс и 1,5 нс соответственно; для образца «Монокристалл» (РФ) — 0,21 нс и 0,32 нс. Также была рассчитана спектральная зависимость фототока от приложенного напряжения. Полученные результаты, согласующиеся с данными работ Даргис А.Ю. по дрейфу носителей и Добровинской Е.Р. с соавторами по свойствам сапфира, имеют практическую значимость для инженеров-разработчиков радиационно-стойких сенсоров и могут быть использованы при проектировании новых детекторов рентгеновского излучения для синхротронных исследований и систем диагностики.
📖 Введение
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.
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.
✅ Заключение
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.
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.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.