📄Работа №42896
Тема: ДЕТЕКТОРЫ МЯГКОГО ФОТОННОГО ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ ФОТОЭЛЕКТРОННЫХ УМНОЖИТЕЛЕЙ
Тип работы
Магистерская диссертация
Предмет
физика
Объем:
66 листов
Год:
2018
Просмотров:
446
5700
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
Введение 4
ГЛАВА 1. Методы детектирования ионизирующих излучений 5
1.1 Газонаполненный детектор 5
1.1.1 Режимы работы газонаполненного детектора 5
1.1.2 Общая характеристика газонаполненных детекторов 7
1.2 Сцинтилляционный детектор 10
1.2.1 Механизм сцинтилляции в органических сцинтилляторах 13
1.2.2 Механизм сцинтилляции в неорганических кристаллах с активаторами 16
1.2.3 Сцинтилляторы 18
1.3 Полупроводниковый детектор 22
1.3.1 p-i-n-фотодиоды 23
1.4 Электроника для детекторов ионизирующих излучений 25
1.4.1 Предусилители 25
1.4.2 Обработка сигналов 29
ГЛАВА 2. Кремниевый фотоумножитель 33
1 Обнаружение фотонов с помощью SPAD и SiPM 33
1.1 Поглощение фотонов в кремнии 33
1.2 Кремний как фотодиод 34
1.3 Гейгеровский режим в одиночных фотонных лавинных диодах (SPAD) 34
1.4 Кремниевый фотоумножитель 36
1.5 Быстрый выход SensL 38
1.6 Форма импульса 39
1.7 Коэффициент заполнения 41
2 Параметры производительности кремниевого фотоумножителя 43
2.1 Напряжение пробоя и перенапряжение 43
2.2 Усиление 43
2.3 Эффективность детектирования и чувствительность фотонов 45
2.4 Темновая скорость счета 47
2.5 Оптические перекрестные помехи 49
2.6 Остаточная пульсация 51
2.7 Динамический диапазон и линейность 52
2.8 Температурная зависимость 53
ГЛАВА 3. Экспериментальная часть 55
3.1 Выбор сцинтиллятора 55
3.2 Схема экспериментального детектора 56
3.3 Осциллограммы 58
3.4 Мёссбауэровские измерения 59
Заключение 64
Литература 65
ГЛАВА 1. Методы детектирования ионизирующих излучений 5
1.1 Газонаполненный детектор 5
1.1.1 Режимы работы газонаполненного детектора 5
1.1.2 Общая характеристика газонаполненных детекторов 7
1.2 Сцинтилляционный детектор 10
1.2.1 Механизм сцинтилляции в органических сцинтилляторах 13
1.2.2 Механизм сцинтилляции в неорганических кристаллах с активаторами 16
1.2.3 Сцинтилляторы 18
1.3 Полупроводниковый детектор 22
1.3.1 p-i-n-фотодиоды 23
1.4 Электроника для детекторов ионизирующих излучений 25
1.4.1 Предусилители 25
1.4.2 Обработка сигналов 29
ГЛАВА 2. Кремниевый фотоумножитель 33
1 Обнаружение фотонов с помощью SPAD и SiPM 33
1.1 Поглощение фотонов в кремнии 33
1.2 Кремний как фотодиод 34
1.3 Гейгеровский режим в одиночных фотонных лавинных диодах (SPAD) 34
1.4 Кремниевый фотоумножитель 36
1.5 Быстрый выход SensL 38
1.6 Форма импульса 39
1.7 Коэффициент заполнения 41
2 Параметры производительности кремниевого фотоумножителя 43
2.1 Напряжение пробоя и перенапряжение 43
2.2 Усиление 43
2.3 Эффективность детектирования и чувствительность фотонов 45
2.4 Темновая скорость счета 47
2.5 Оптические перекрестные помехи 49
2.6 Остаточная пульсация 51
2.7 Динамический диапазон и линейность 52
2.8 Температурная зависимость 53
ГЛАВА 3. Экспериментальная часть 55
3.1 Выбор сцинтиллятора 55
3.2 Схема экспериментального детектора 56
3.3 Осциллограммы 58
3.4 Мёссбауэровские измерения 59
Заключение 64
Литература 65
📖 Введение
Твердотельные кремниевые фотоэлектронные умножители (Si-ФЭУ) - быстро развивающийся класс фотодетекторов на основе упорядоченного набора p-n переходов. Si-ФЭУ является датчиком, который решает задачу количественного определения параметров световых сигналов с чувствительностью вплоть до уровня одного фотона. Взамен традиционному вакуумному фотоумножителю, кремниевый фотоумножитель предлагает очень привлекательную альтернативу, которая сочетает в себе возможности обнаружения света малой интенсивности и преимущества твердотельного датчика [1].
В данной работе были использованы Si-ФЭУ компании SensL [2] с эффективностью регистрации фотонов до 47%. Они характеризуется низковольтной работой, нечувствительностью к магнитным полям, механической прочностью и отличной однородностью отклика. Основным преимуществом выбранных для настоящей работы Si-ФЭУ являются их малые габариты - 3 х 3 мм2.
Рентгеновская и мёссбауэровская спектроскопии являются мощным инструментом для изучения различных материалов. В этих методах используются малые энергии гамма квантов до ~ 100кэВ. В настоящее время твердотельные ФЭУ не применялись для регистрации таких диапазонов энергий.
Целью данной работы является реализация экспериментальных сцинтилляционных детекторов с использованием зарядочувствительных усилителей (ЗЧУ) и твердотельных кремниевых ФЭУ для регистрации фотонов с диапазоном энергий до 100 кэВ и получения их мёссбауэровского спектра.
ГЛАВА 1. Методы детектирования ионизирующих излучений
В этой главе рассматриваются устройство и принцип действия различных видов детекторов ионизирующих излучений. Принцип действия различных детекторов излучений основан на физических явлениях, возникающих при взаимодействии ионизирующих излучений с веществом
[3].
В большинстве детекторов используется ионизация атомов и молекул, вызываемая частицами или квантами. На регистрации возникающих при этом свободных электронов и ионов основана работа таких детекторов, как импульсная ионизационная камера, пропорциональный счетчик, газоразрядные счетчики Гейгера, полупроводниковые детекторы. Ионизационные эффекты используются и в детекторах следов частиц (камера Вильсона, пузырьковые, пропорциональные и дрейфовые камеры). На регистрации фотонов, испускаемых возбужденными атомами и молекулами, основаны сцинтилляционные детекторы. В счетчиках Черенкова регистрируются световые вспышки, возникающие при прохождении быстрых частиц через прозрачную среду (при соблюдении определенных соотношений между скоростью частицы и показателем преломления среды).
Детектором называют устройство, позволяющее преобразовать энергию ионизирующего излучения в электрический импульс.
В данной работе были использованы Si-ФЭУ компании SensL [2] с эффективностью регистрации фотонов до 47%. Они характеризуется низковольтной работой, нечувствительностью к магнитным полям, механической прочностью и отличной однородностью отклика. Основным преимуществом выбранных для настоящей работы Si-ФЭУ являются их малые габариты - 3 х 3 мм2.
Рентгеновская и мёссбауэровская спектроскопии являются мощным инструментом для изучения различных материалов. В этих методах используются малые энергии гамма квантов до ~ 100кэВ. В настоящее время твердотельные ФЭУ не применялись для регистрации таких диапазонов энергий.
Целью данной работы является реализация экспериментальных сцинтилляционных детекторов с использованием зарядочувствительных усилителей (ЗЧУ) и твердотельных кремниевых ФЭУ для регистрации фотонов с диапазоном энергий до 100 кэВ и получения их мёссбауэровского спектра.
ГЛАВА 1. Методы детектирования ионизирующих излучений
В этой главе рассматриваются устройство и принцип действия различных видов детекторов ионизирующих излучений. Принцип действия различных детекторов излучений основан на физических явлениях, возникающих при взаимодействии ионизирующих излучений с веществом
[3].
В большинстве детекторов используется ионизация атомов и молекул, вызываемая частицами или квантами. На регистрации возникающих при этом свободных электронов и ионов основана работа таких детекторов, как импульсная ионизационная камера, пропорциональный счетчик, газоразрядные счетчики Гейгера, полупроводниковые детекторы. Ионизационные эффекты используются и в детекторах следов частиц (камера Вильсона, пузырьковые, пропорциональные и дрейфовые камеры). На регистрации фотонов, испускаемых возбужденными атомами и молекулами, основаны сцинтилляционные детекторы. В счетчиках Черенкова регистрируются световые вспышки, возникающие при прохождении быстрых частиц через прозрачную среду (при соблюдении определенных соотношений между скоростью частицы и показателем преломления среды).
Детектором называют устройство, позволяющее преобразовать энергию ионизирующего излучения в электрический импульс.
✅ Заключение
Целью данной работы являлась реализация экспериментальных сцинтилляционных детекторов с использованием зарядочувствительных усилителей и твердотельных кремниевых ФЭУ для регистрации фотонов мёссбауэровского диапазона и получения их спектров.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Регистрация фотонов в диапазоне энергий до ~ 100 кэВ.
2. Проверка применимости сцинтилляционных детекторов на основе Si- ФЭУ в мёссбауэровской спектроскопии.
В ходе проведенной работы были получены следующие результаты:
1. Реализованы экспериментальные сцинтилляционные детекторы с использованием твердотельных кремниевых ФЭУ, получено временное разрешение сравнимое с временным разрешением газоразрядных детекторов.
2. Получен отклик от изотопа Sm-151, Е = 22 кэВ, с помощью кристалла NaI(Tl) ~ 100мкм.
3. Продемонстрирована применимость детекторов на основе Si-ФЭУ, CsI(Tl) ~ 140мкм, на примере регистрации мёссбауэровского спектра a-Fe.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Регистрация фотонов в диапазоне энергий до ~ 100 кэВ.
2. Проверка применимости сцинтилляционных детекторов на основе Si- ФЭУ в мёссбауэровской спектроскопии.
В ходе проведенной работы были получены следующие результаты:
1. Реализованы экспериментальные сцинтилляционные детекторы с использованием твердотельных кремниевых ФЭУ, получено временное разрешение сравнимое с временным разрешением газоразрядных детекторов.
2. Получен отклик от изотопа Sm-151, Е = 22 кэВ, с помощью кристалла NaI(Tl) ~ 100мкм.
3. Продемонстрирована применимость детекторов на основе Si-ФЭУ, CsI(Tl) ~ 140мкм, на примере регистрации мёссбауэровского спектра a-Fe.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.