PIPS探测器对γ辐射特性的实验研究

　　半导体探测器是60年代以来迅速发展起来的一种新型射线探测器。它被广泛应用于各个领域,不同类型的半导体探测器在不同的方面都有其自身的特点。按形成半导体探测器PN结的方法,可将其分为两种:离子注入型和表面位垒型。离子注入半导体探测器在我国尚未广泛使用,其辐射剂量特性正在开发,因而有很大的研究空间。钝化离子注入平面硅(Pas-sivated Implanted Planar Silian,简称PIPS)探测器,是半导体钝化离子注入的新工艺产品。PIPS探测器有其自身的优点:结的全部外缘都是不可见的,这样大大减小了漏电流值,排除了微等离子区击穿的威胁;接触面用离子注入法形成,可以得到精确、薄而且突变的结,使α粒子分辨率好,峰的展宽缩小;入射窗稳定而坚固,可以很容易地、可靠地进行清洗;漏电流的典型值是面垒型与结型探测器的1/10~1/100;死层(窗)厚度小于类似的面垒型与扩散型探测器;标准的PIPS探测器耐高温达373K。

　　1　PIPS探测器测量γ辐射剂量的原理

　　1·1　应用布拉格-格雷空腔电离理论

　　半导体探测元件用来测量γ射线吸收剂量原理与气体空腔电离室完全相同,可看作是一个固体空腔电离室,布拉格-格雷空腔电离理论对它们是完全适用的。特别是它们的空腔物质与室壁物质在成份上和密度上可以做的几乎完全一样,因而能更好地满足电子平衡条件,布拉格-格雷电离关系式(1)能够更有效的成立,而不像气体空腔电离室那样,由于物质成份上的差别和密度效应使(1)式在射线能量较高时失效。

　　此外,由于半导体探测器器件体积可以做得很小,因而就更容易实现组织中某点吸收剂量的测量。由于固体介质和气体介质的密度差别和平均电离能的差别,在同样γ射线作用下,在半导体器件中每单位体积产生的离子对数要比同体积空气电离室产生的大2×104倍。

　　1·2　应用探测器脉冲计数率测量

         对辐射场

　　上面各式中,Ψ———辐射场某点的光子注量率;Er———光子能量;μen/ρα———空气质能吸收系数;η———探测器效率;A———探测器灵敏面积。

　　2　PIPS探测器对γ辐射特性的实验研究

　　2·1　噪声阈的测量

　　噪声阈的测量是在北京核仪器厂进行的。具体仪器是: Ortec4096多道插板、Ortec480Pulse信号发生器、Ortec前置放大器、Or-tec572主放大器。

　　主要设备:标定系统的270Bi-β源

　　探测器的噪声阈是随着偏压的变化而变化的,因此探测器工作偏压的正确选择与噪声阈特性有关。首先对不同面积、不同型号的探测器进行了噪声测量,测量过程是:

　　(1)用270Bi-β源标定系统,通常用EK=481.6 keV和EK=975.4 keV来标定,但因探测器所加的偏压太低,975.4 keV的峰因计数太少而不明显,故选用481.6 keV标定。