[发明专利]碳化硅自给能半导体探测器及中子束流反角监测装置在审

专利信息
申请号: 202211003707.9 申请日: 2022-08-19
公开(公告)号: CN115407387A 公开(公告)日: 2022-11-29
发明(设计)人: 刘林月;万鹏颖;高润龙;欧阳晓平 申请(专利权)人: 西北核技术研究所
主分类号: G01T3/08 分类号: G01T3/08
代理公司: 西安智邦专利商标代理有限公司 61211 代理人: 杨引雪
地址: 710024 陕*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 碳化硅 自给 半导体 探测器 中子 束流反角 监测 装置
【说明书】:

发明涉及一种中子束流监测装置,具体涉及一种碳化硅自给能半导体探测器及中子束流反角监测装置,解决现有碳化硅半导体探测器无法实现自给能且能量分辨率不理想,使得前端监测装置需要额外供电的技术问题。该碳化硅自给能半导体探测器包括SiO2钝化层与从下至上依次堆叠设置的Ni/Au阴极、SiC‑N衬底、SiC‑N外延层、SiC‑N灵敏层、P区以及Ni/Au阳极;本发明还提供了一种中子束流反角监测装置,包括D粒子束流管道、靶室、氚靶、α粒子管道、碳化硅自给能半导体探测器及测量单元;D粒子束流管道的一端用于接收来自加速器的D粒子束,另一端与靶室连通设置。本发明的通过改进使得碳化硅自给能半导体探测器能够实现自给能和高能量分辨率。

技术领域

本发明涉及一种中子束流监测装置,具体涉及一种碳化硅自给能半导体探测器及中子束流反角监测装置。

背景技术

加速器中子源是指加速带电粒子(如氘、质子或其他离子)轰击一定的靶材时,可引发发射中子核反应的设备。与放射性同位素中子源相比,加速器中子源具有中子产额高、能量可调、可在广阔能区内获得单色中子、能产生脉冲中子以及停止运行时没有很强的放射性等特点,因而在中子活化分析、中子测井、中子照相、中子辐射育种以及核医学等方面有着广泛的应用。在核科学技术中,核参数的测量、中子能谱测量与剂量仪表的刻度、堆用材料的屏蔽试验和其他核物理基础研究等工作也都离不开各种类型的加速器中子源。对核反应过程释放的中子注量率的准确监测是开展这些实验与研究工作的基础与重要保证。测量中子注量率的一种常用方法是基于中子核反应的伴随粒子法。在D-T聚变中子加速器中,D(T,n)4He反应产生中子的同时会伴随α粒子的产生,因此,可通过测量α粒子数确定中子注量率。该方法操作简便、测量精确度高、结果可靠。

目前,伴随粒子法中常用的半导体探测器是金硅面垒半导体探测器,该类半导体探测器能量分辨率高,计数准确可靠,但测试过程中复杂的辐照环境,使得该类半导体探测器的服役寿命短,这是因为带电粒子会在半导体探测器内通过电离和碰撞过程引入各种缺陷,进而会在禁带中引入深能级缺陷,导致半导体探测器暗电流增加、信噪比降低且能量分辨率变低,使得半导体探测器失效。

近年来研究发现宽禁带半导体探测器具有比硅半导体探测器和锗半导体探测器更强的抗中子辐照和抗α粒子辐照能力,选择采用碳化硅半导体探测器发展的加速器束流监测装置解决了半导体探测器服役寿命短的问题,但该方法中碳化硅半导体探测器无法实现自给能,前端监测装置需要额外供电且能量分辨率不理想。

发明内容

本发明的目的是针对现有碳化硅半导体探测器无法实现自给能且能量分辨率不理想,使得前端监测装置需要额外供电的技术问题,而提供一种碳化硅自给能半导体探测器及中子束流反角监测装置,通过改进碳化硅半导体探测器的性能,进一步解决了自给能和高能量分辨率的问题。

为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案为:

碳化硅自给能半导体探测器,其特殊之处在于:包括SiO2钝化层与从下至上依次堆叠设置的Ni/Au阴极、SiC-N衬底、SiC-N外延层、SiC-N灵敏层、P区以及Ni/Au阳极;

SiC-N灵敏层为台阶柱状结构;所述P区设置于SiC-N灵敏层台阶柱上;

SiO2钝化层分别设置在P区与SiC-N灵敏层的外表面。

进一步地,所述SiC-N外延层中N的浓度<5×1013cm-3

P区的铝掺杂浓度为2×1019cm-3,P区的厚度为0.3μm。

进一步地,所述Ni/Au阴极与SiC-N衬底欧姆接触;

P区与Ni/Au阳极欧姆接触。

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