金刚石探测器脉冲响应特性实验研究

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作者 王子业 高飞 +4 位作者 王菲菲 刘蕴韬 丁雨阳 陈义珍 侯金兵 《同位素》 CAS 2024年第1期42-48,共7页

脉冲辐射场具有瞬时剂量率高、持续时间短的特性,传统核辐射探测器在脉冲辐射场中存在信号堆叠、离子复合、死时间等问题,难以实现对脉冲辐射剂量的准确测量。金刚石探测器具有禁带宽度大、载流子迁移率高、抗辐照能力强、时间响应快等... 脉冲辐射场具有瞬时剂量率高、持续时间短的特性,传统核辐射探测器在脉冲辐射场中存在信号堆叠、离子复合、死时间等问题,难以实现对脉冲辐射剂量的准确测量。金刚石探测器具有禁带宽度大、载流子迁移率高、抗辐照能力强、时间响应快等优点,本研究利用毫秒级与纳秒级脉冲X射线参考辐射场、高剂量率γ照射装置对TW60019型单晶金刚石探测器开展脉冲辐射场响应特性测试。结果表明,金刚石探测器的单脉冲响应随脉冲剂量的增大而减小,探测器收集效率随单脉冲剂量的增大而减小。基于该实验现象,分析了人工合成金刚石薄膜中的杂质与缺陷对探测器收集效率的影响规律,讨论了在金刚石探测器信号收集过程中后端电子学系统对收集效率的影响,验证了金刚石探测器能够满足快响应、高瞬时剂量率的脉冲辐射测量要求,为后续进一步实现脉冲辐射剂量实时监测,解决医疗诊断、工业探伤等领域中广泛存在的脉冲辐射剂量监测技术需求提供了基础。 展开更多

关键词 金刚石探测器 脉冲辐射 脉冲响应

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金刚石探测器测量质子束流场分布

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作者 丁雨阳 高飞 +5 位作者 董璐琪 王菲菲 刘蕴韬 陈义珍 王子业 王靖谦 《同位素》 CAS 2023年第4期446-450,共5页

质子治疗(proton beam therapy,PBT)因其独特的布拉格峰能够达到精准放疗的效果。在质子治疗过程中,将峰准确定位到肿瘤区域,可以给予肿瘤较大剂量照射的同时,降低对正常组织和器官的伤害,减少副作用的发生。因此在质子治疗中对质子束... 质子治疗(proton beam therapy,PBT)因其独特的布拉格峰能够达到精准放疗的效果。在质子治疗过程中,将峰准确定位到肿瘤区域,可以给予肿瘤较大剂量照射的同时,降低对正常组织和器官的伤害,减少副作用的发生。因此在质子治疗中对质子束的布拉格峰进行准确定位至关重要。本研究利用回旋加速器产生质子束流,通过金刚石探测器对质子束辐射特性进行测试,测量质子束束斑分布及布拉格峰位,得到质子束流的布拉格峰位置为(0,35 mm),为质子治疗的准确性提供了保障。 展开更多

关键词 质子治疗 布拉格峰 金刚石探测器

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用于空间辐射环境探测的金刚石探测器研究综述 被引量：10

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作者 王仕发 李丹明 +4 位作者 肖玉华 杨震春 李居平 郝剑 杨长青 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期1459-1468,共10页

空间辐射环境探测可减轻或避免辐射环境对航天器和宇航员的危害,已成为近年来各航天大国研究空间环境的热点。对空间辐射环境进行探测的探测器较多,包括气体探测器、闪烁体探测器和半导体探测器,半导体探测器具有能量分辨率高、探测效... 空间辐射环境探测可减轻或避免辐射环境对航天器和宇航员的危害,已成为近年来各航天大国研究空间环境的热点。对空间辐射环境进行探测的探测器较多,包括气体探测器、闪烁体探测器和半导体探测器,半导体探测器具有能量分辨率高、探测效率高等优点,已逐渐取代其他两种探测器。金刚石辐射探测器是半导体探测器的一种,具有探测精度高、耐候性好、无需制冷、寿命长以及抗辐射能力强等优点,特别适合长周期、强辐射的深空探测。同时,金刚石禁带宽度大,不响应可见光,可实现日盲观测,已被欧洲空间局(ESA)用于太阳紫外辐射探测。俄罗斯工业技术中心在多种粒子复合探测方面正在研制宇宙射线光谱仪,尽管探测能区集中在中高能,但该光谱仪可实现电子、质子和重粒子的复合探测。基于目前金刚石辐射探测器在单粒子辐射探测中的应用及空间复杂的多种粒子辐射环境,我国的空间辐射环境探测研究应通过设计基于多层金刚石膜的单粒子辐射探测器来提高探测器的能量分辨率,再构建探测器矩阵进行多种粒子复合探测,将人工神经网络算法引入数据处理过程,以拓展探测范围到低能区,实现全能量范围粒子的探测,从而为开展金刚石探测器在空间站、深空辐射环境探测等领域的应用探索奠定基础。 展开更多

关键词 空间辐射环境 能量分辨率 金刚石探测器 耐候性 深空探测 人工神经网络 多种粒子

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金刚石探测器低噪声前置放大器设计 被引量：1

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作者 刘志强 刘良成 +4 位作者 刘冬梅 常加峰 高伟 黄娟 陈湘波 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2020年第6期990-994,共5页

为金刚石探测器设计了一种低噪声前置放大器,该放大器采用负反馈和两级级联结构,输入级通过最小噪声系数匹配降低系统噪声,输出级采用共轭匹配提高系统增益。仿真结果表明:该放大器在10〜2 GHz内增益为32.5 dB,增益平坦度小于1 dB,噪声... 为金刚石探测器设计了一种低噪声前置放大器,该放大器采用负反馈和两级级联结构,输入级通过最小噪声系数匹配降低系统噪声,输出级采用共轭匹配提高系统增益。仿真结果表明:该放大器在10〜2 GHz内增益为32.5 dB,增益平坦度小于1 dB,噪声系数小于1.5 dB,输入输出回波损耗均小于-10 dB。 展开更多

关键词 金刚石探测器 低噪声前置放大器 超宽带 阻抗匹配

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金刚石核辐射探测器研究进展

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作者 赵鑫 王利斌 +4 位作者 席善学 李海俊 李志远 王尊刚 周春芝 《防化研究》 2024年第1期8-17,共10页

金刚石核辐射探测器具有独特的物理性质,其载流子迁移率极高、暗电流极低、抗辐照和耐高温能力极强,可在复杂环境下进行辐射探测。本文综述了国内外金刚石材料制备,特别是通过化学气相沉积法制备高品质单晶金刚石方面的研究进展,总结了... 金刚石核辐射探测器具有独特的物理性质,其载流子迁移率极高、暗电流极低、抗辐照和耐高温能力极强,可在复杂环境下进行辐射探测。本文综述了国内外金刚石材料制备,特别是通过化学气相沉积法制备高品质单晶金刚石方面的研究进展,总结了金刚石辐射探测器的研究及应用情况,并对金刚石核辐射探测器的前景进行了展望。 展开更多

关键词 核辐射探测 金刚石核辐射探测器 化学气相沉积

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金刚石探测器在Flash照射实时剂量测量中的应用 被引量：1

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作者 周婉仪 宫辉 +5 位作者 邱睿 胡安康 李君利 张辉 于浪 王伟平 《中华放射医学与防护杂志》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期729-735,共7页

目的通过实验探究人工金刚石探测器用于Flash照射剂量测量的可行性。方法采用CIVIDEC^(TM) B1HV金刚石探头,设计了基于预积分方法的大动态范围电流测量电路,研制了一款实时输出脉冲电流的金刚石探测器样机,分别在电子束和X射线超高剂量... 目的通过实验探究人工金刚石探测器用于Flash照射剂量测量的可行性。方法采用CIVIDEC^(TM) B1HV金刚石探头,设计了基于预积分方法的大动态范围电流测量电路,研制了一款实时输出脉冲电流的金刚石探测器样机,分别在电子束和X射线超高剂量率照射下测试其剂量和剂量率响应,并使用医用加速器对该金刚石探测器进行剂量标定。结果电子束0.08~0.50 Gy/pulse范围内探测器输出积分电荷与参考脉冲剂量呈现较好的线性相关(R^(2)=0.99),在电子束超高平均剂量率(400 Gy/s)和常规平均剂量率(0.3 Gy/s)照射模式下,剂量线性响应较好(R^(2)=0.99),在X射线超高平均剂量率(75.5 Gy/s)和常规平均剂量率(0.5 Gy/s)照射模式下探测器输出积分电荷和参考剂量达到严格线性相关(R^(2)=1),获得电荷(电流)-剂量(率)实用转换系数0.7517μC/Gy和0.7535μA·Gy·s^(-1)。结论该金刚石探测器在电子和X射线超高剂量率束流照射下均体现了较好的剂量线性响应,能够为Flash预临床实验提供较快速、准确的剂量监测,有潜力用于未来Flash放疗质量控制。 展开更多

关键词 金刚石探测器 Flash照射 剂量测量

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高性能金刚石辐射探测器的研制与测试

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作者 刘群 姜兴东 +3 位作者 李海霞 王秀华 李荣华 陈翠红 《兰州大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期689-693,710,共6页

设计了长×宽×高为4.5 mm×4.5 mm×500μm的金刚石辐射探测器.通过在金刚石/Al面形成肖特基势垒优化探测器性能,对其电特性(暗电流、电荷收集率)和探测特性(能量分辨率)进行测试.结果表明,电荷收集率最优为96.9%;暗... 设计了长×宽×高为4.5 mm×4.5 mm×500μm的金刚石辐射探测器.通过在金刚石/Al面形成肖特基势垒优化探测器性能,对其电特性(暗电流、电荷收集率)和探测特性(能量分辨率)进行测试.结果表明,电荷收集率最优为96.9%;暗电流随外加偏压的增加而增加,在偏压100 V以内小于0.1 nA;能量分辨率在偏压为380 V时最优,为2.82%.金刚石/Al面形成的肖特基势垒不仅降低了暗电流,还使辐射探测器的能量分辨率有很大改善. 展开更多

关键词 金刚石辐射探测器 电特性 探测特性

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化学气相沉积金刚石探测器测量辐射驱动内爆的硬X射线 被引量：1

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作者 余波 陈伯伦 +3 位作者 侯立飞 苏明 黄天晅 刘慎业 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期462-467,共6页

金刚石探测器具有响应快、灵敏度高、动态范围大、平响应、击穿电压高、抗辐射等优点,广泛运用于X射线测量.利用化学气相沉积方法制备的光学级金刚石,采用金属-金刚石-金属结构研制了X射线金刚石探测器.在8ps激光器上的探测器响应性能... 金刚石探测器具有响应快、灵敏度高、动态范围大、平响应、击穿电压高、抗辐射等优点,广泛运用于X射线测量.利用化学气相沉积方法制备的光学级金刚石,采用金属-金刚石-金属结构研制了X射线金刚石探测器.在8ps激光器上的探测器响应性能考核表明,整个探测器系统的响应时间为444ps,上升时间为175ps,载流子寿命为285ps.将探测器应用于神光Ⅲ原型装置的内爆物理实验硬X射线测量,分别测量得到以注入黑腔的激光转化为主和靶丸内爆产生为主的硬X射线能流,测得的峰值信号分别正比于激光总能量和反比于靶丸CH层厚度. 展开更多

关键词 CVD金刚石探测器 硬X射线 激光能量

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“探测器级”单晶金刚石材料生长技术研究进展 被引量：1

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作者 王勇 刘林月 李东双 《核电子学与探测技术》 北大核心 2017年第11期1111-1117,共7页

为了获得高性能单晶金刚石探测器,综述了一种制备高质量单晶金刚石的方法。在制备过程中,尝试使用了Lift-off剥离技术,使衬底可重复利用,大大降低了金刚石材料的成本。研究表明,通过该方法制备的金刚石材料质量优于商用"电子器件级... 为了获得高性能单晶金刚石探测器,综述了一种制备高质量单晶金刚石的方法。在制备过程中,尝试使用了Lift-off剥离技术,使衬底可重复利用,大大降低了金刚石材料的成本。研究表明,通过该方法制备的金刚石材料质量优于商用"电子器件级"金刚石;利用该类材料制作的金刚石探测器性能优异:对14 Me V中子和5.486 Me Vα粒子的能量分辨率分别达到1.5%和0.3%,电荷收集效率接近100%。 展开更多

关键词 MPCVD HPHT 金刚石探测器 Ⅱa型衬底 LIFT-OFF OFF-AXIS

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穿透型金刚石X射线位置灵敏探测器及其在同步辐射光束线上的应用 被引量：3

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作者 崔莹 汪启胜 +8 位作者 黄胜 张坤浩 李冰 徐琴 王志军 Michal Pomorski 徐慧超 潘强岩 何建华 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1-8,共8页

X射线位置灵敏探测器是同步辐射光束线上不可缺少的重要部件,由它所提供的光束位置和强度的实时数据是监测光束线运行状态的重要依据。为适应对高亮度同步辐射光束的测量需要,我们成功地研制了一套穿透型金刚石位置灵敏探测器,并在上海... X射线位置灵敏探测器是同步辐射光束线上不可缺少的重要部件,由它所提供的光束位置和强度的实时数据是监测光束线运行状态的重要依据。为适应对高亮度同步辐射光束的测量需要,我们成功地研制了一套穿透型金刚石位置灵敏探测器,并在上海光源生物大分子结构晶体学束线(BL17U1)上对其性能进行了测定。测量数据表明,在整块探测器(2.5 mm×2.5 mm)上均具有极好的线性响应,探测器的信/噪比(S/N)>5×103,位置分辨能力为s=(136±11)nm,光强强度的测量精度和线性度均<0.1%,能满足第三代同步辐射和第四代光源(自由电子激光)束线上对光强、光斑位置及其运动轨迹的监测需求,是束线诊断的重要设备。 展开更多

关键词 穿透型金刚石X射线位置灵敏探测器 亚微米位置分辨

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晶界对金刚石紫外探测器时间响应性能的影响 被引量：2

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作者 王兰喜 陈学康 +2 位作者 吴敢 曹生珠 尚凯文 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期474-480,共7页

持续光电导现象是影响多晶金刚石紫外探测器时间响应性能的一个不利因素,它的存在会大大延长探测器的响应时间.本文在微米晶金刚石薄膜上制备了叉指电极间距分别为20μm和30μm的紫外探测器(分别称为器件A和器件B),讨论了晶界对多晶金... 持续光电导现象是影响多晶金刚石紫外探测器时间响应性能的一个不利因素,它的存在会大大延长探测器的响应时间.本文在微米晶金刚石薄膜上制备了叉指电极间距分别为20μm和30μm的紫外探测器(分别称为器件A和器件B),讨论了晶界对多晶金刚石紫外探测器时间响应性能的影响.结果表明,器件A和器件B均表现出持续光电导和光电导增益现象,并且器件B比器件A更显著.分析得出,晶界缺陷可能在金刚石带隙中引入一个浅能级并起少数载流子陷阱中心的作用,导致了探测器的持续光电导现象和高增益.相比器件A,器件B电极间具有更多的晶界数量,因此器件B表现出更为显著的持续光电导和更高的光电导增益. 展开更多

关键词 金刚石紫外探测器 晶界缺陷 持续光电导 光电导增益

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