SARAD-深层离子注入型硅探测器(精品)

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1、SARAD半导体产品深层离子注入型硅探测器SARAD从1994年就开始制造用于/能谱仪的深层离子注入型硅探测器，至今这些探测器已经经历了数千次的应用验证。包括、能谱分析以及计数、核素识别、以及环境辐射监测等众多场合均得到应用并且都获得了精确的测量结果。主要特点包括：n 卓越的能谱分辨率（特别是低偏压情况下，对粒子FWHM最低可达15keV）n 低本底n 10V偏压即可在耗尽层沉积粒子所有能量（最大10MeV）n 设计坚固耐用n 耗尽层厚度最高可达500m，可测量粒子探测原理：1、粒子的收集、粒子在进入耗尽层后会在周围产生电离，电离产生的电子、空穴对在电场的作用下向两极移动。入射粒子能量越高，就

2、会产生越多的电子、空穴对，从而在输出回路中产生更高幅度的脉冲信号，进而能对入射粒子能量进行测量。电离产生的电子、空穴对的数量与入射粒子能量是成正比例关系的：N=E/其中N为电离离子对数，E为入射粒子能量，为最低电离能。对于硅（Si），电离产生一对电子、空穴对所需能量为3.62eV（300K）。这样由通过测量产生的脉冲就能获知入射粒子的能量。2、耗尽层厚度半导体的PN结在漂移运动和扩散作用的双重影响下会形成一个载流子数量非常少的一个高电阻区域，耗尽层。耗尽层是半导体探测器的灵敏区，耗尽层的厚度决定了半导体探测器能否完全沉积入射粒子能量，对于硅半导体，完全沉积粒子通常只需100m的耗尽层，完成沉积

3、粒子通常则需要500m的耗尽层。耗尽层厚度由半导体材料的电阻率和外加反向偏压决定的。半导体的电阻率是由半导体材料本身的性质决定，提高半导体材料如硅的纯度有助于提高电阻率。)()(536.0)(VUcmmwnW=r其中w是耗尽层厚度，r 为电阻率，U为反向偏压。对于一个已经确定的半导体，通过增大反向偏压能增大耗尽层厚度，但是增大偏压同时也会增大也会增大反向电流，增大噪声，并且电压过高还可能导致半导体击穿。3、理想和实际能谱衰变发射的粒子在产生时是单能的，这是由原子核内部能级所决定的，原子核只能处在几个固定分立的能级上。因此完全理想的状况下，探测器应该测量到的是一个无限细的一个单能脉冲信号。单能的

4、粒子在产生后，会与周围物质发生作用，形成能量损失，因而粒子在进入探测器耗尽层时，能量往往已经有了损失。但是由于不同粒子入射角度不同，通过的距离不同，另外加上粒子与物质发生作用有概率性和随机性的特点，有的粒子损失能量多，有的粒子损失能量少甚至未损失，出现能量歧离，因而这些粒子进入探测器耗尽层时所释放的能量也有所不同。另外探测器内部是存在噪声的，这些噪声包括电子学系统噪声和探测器噪声。这些随机噪声使得信号会出现一定的涨落。最终测量到的能谱，就是一个被展宽的谱线。图 通过不同厚度物质的粒子能谱4、提高能量分辨率鉴于、粒子在穿过空气等介质中会损失能量，导致能量歧离，能峰展宽。为了改善测量效果，在条件允

5、许的情况下，可以采取以下措施以提高能量分辨率：n 在真空环境测量n 使用准直器，但是会减少入射粒子数n 降低环境温度，低温下探头噪声会更低n 使用更薄保护层的探头，但此时探头应能避免可见光照射n 对探头和连接缆线进行电磁屏蔽深层离子注入型半导体探测器SARAD生产的深层离子注入型半导体探测器,是半导体离子注入新工艺产品。使用离子注入装置，对离子进行加速，经过筛选和聚焦和再加速，射入硅片内部，整个过程都在真空状态下进行。通过调节离子束的强度和能量可以控制掺杂离子在硅片中停留的深度和浓度，并且能精确控制掺杂离子形状。相对于面垒型和扩散结型探测器，它有着以下优越之处：n 所有结的边缘都在不可见的内部

6、，结边缘不需要环氧树脂密封，可靠性不会受到环氧树脂密封性的影响；结边缘在硅片内部还能大大减小漏电流值。n 接触面是用离子注入法形成的，可以得到精确、薄而且突变的结，具有良好的粒子分辨能力。n 入射窗稳定且坚固，不易被划伤损坏。n 漏电流通常只有面垒型和结型探测器的1/101/100。n 死层厚度比同类的面垒型和结型探测器都要小。图 20KV离子注入装置另外，SARAD的深层离子注入型半导体探测器与其他同类产品比较，在同样的耗尽层厚度情况下所需的偏压更低，只需10V偏压即可形成100m的耗尽层，而其他同类探头形成100m的耗尽层需要40V偏压，容易满足便携式设备的需求。另外，更低的偏压也有助于降

7、低半导体内的漏电流，降低噪声，提高分辨率。SARAD生产的深层离子注入型半导体探测器，已经被大量使用在SARAD生产的测氡仪以及其他大量OEM产品上，先进的半导体制造工艺使得研发制造高分辨率、便携式的基于能谱分析原理的仪器成为现实。以下是SARAD的深层离子注入型半导体探测器的部分应用：图 SARAD的RTM2200型氡钍测量仪，使用SARAD自产深层离子半导体探测器图 腔室和腔室内的半导体探头图 真空谱仪Vacu Tube图 手持式气溶胶个人剂量仪MyRIAM（顶部为半导体探头）AS系列深层离子注入型半导体AS型深层离子注入型半导体是专门为粒子测量而设计制造的，外加10V偏压下耗尽层深度可达

8、100m以上，足以沉积绝大多数衰变的放射性核素的能量。所有探测器都能适应正常和真空环境。另外，探头的入射窗都有铝制保护膜，分为V型（50nm）和E型（500nm），以适应不同的环境光照场合。在接口方面，探头均使用Microdot接口（工业标准），可选BNC和SMA接口。产品应用：n 能谱测量n 粒子计数*n 基于测量衰变的核素识别和测量图 AS型半导体结构示意主要技术参数：灵敏区域/mm2外壳/mm高/mm窗/mm对粒子 FWHM/keV*AS 150 V/E1503412.51415AS 400 V/E4003412.52225AS 2000 V/E20006713.255080* 单独测量

9、计数所需偏压可低于能谱测量偏压* FWHM是在真空条件下测得，射束角度8595BS系列深层离子注入型半导体BS型深层离子注入型半导体是设计制造相对于AS型中特别考虑了粒子测量，拥有更厚的耗尽层。可以通过改变调整外加偏压的方式控制调节耗尽层厚度，以满足不同的测量需求。所有探测器都能适应正常和真空环境。BS型探头的入射窗也有铝制保护膜，分为V型（50nm）和E型（500nm），以适应不同的环境光照场合。在接口方面，探头均使用Microdot接口（工业标准），可选BNC和SMA接口。产品应用：n 、能谱测量n 、粒子计数*n 基于测量衰变的核素识别和测量图 BS型半导体结构示意（拥有比AS型半导体更

10、厚的耗尽层）主要技术参数：灵敏区域/mm2外壳/mm高/mm窗/mm对粒子 FWHM/keVBS 150 V/E1503412.51415BS 400 V/E4003412.52225BS 2000 V/E20006713.255080*单独测量计数所需偏压可低于能谱测量偏压* FWHM是在真空条件下测得，射束角度8595MOD-01/03&01/04型前置探测器MOD-01/03&01/04型前置探测器，内部集成了一个深层离子注入型半导体和低噪声的电荷前置放大器，并且有着小巧坚固的外壳和结构设计。该前置放大器可以很方便的连接到后续的设备中，根据后续的仪器不同，可能需要线性增益放大器。探头的功

11、耗很低，非常符合便携式设备的要求。例如，MOD-01/04仅需单块35.5V的电池，同时外加偏压1050V。产品应用：n 、能谱测量n 、粒子计数*n 基于测量衰变的核素识别和测量以下是使用MOD-01/03-400型探头配合SARAD的Spectra型多道能谱仪测量能谱。图 使用MOD-01/03-400型探头分别测量Am-241（）和Sr-90（）（空气中且未准直）图 空气和真空中测量Am、Pu、Cm的能谱对比主要技术参数：型号01/03-15001/03-40001/04-15001/04-400灵敏区域mm2150400150400偏压V1035103510351035FWHM()ke

12、V20304060FWHM()keV4070脉冲宽度s12125050脉冲上升时间s552020增益mV/MeV180180100100规格mm34(D) 30.534(D) 30.532(D) 13.532(D) 13.5电压V5535.535.5电流mA151522电气接口5芯同轴或径向电缆（Max.10m）5芯同轴或径向电缆（Max.10m）4芯径向电缆（Max.10m）4芯径向电缆（Max.10m）电气接口图：MOD-01/04接口线MOD-01/03接口线应用指南：SARAD生产的深层离子注入型半导体和探头模组，可以广泛用于各种与、粒子测量相关的领域，例如、计数和、能谱测量，以及基于

13、、测量基础的衍生应用，比如核素识别、表面污染评价、核素浓度测量。1、 测量、计数2、 测量能谱3、 测量能谱SARAD探头与ORTEC探头对比测量数据对比比较探头型号：SARAD：MOD-01/03-400型探头。ORTEC：ULTRA系列探头。测量环境： 放射源：平面源（Am-241）； 测量：探头直接置于该放射源表面，距离约32mm； 准直器：无；真空：无。测量方法：ORTEC方面ULTRA系列探头搭配其配套多道能谱仪，与SARAD的MOD-01/03-400型探头搭配的SPECTRA 5011多道能谱仪分别对同一平面源（Am-241）进行连续测量。型号U-CAM-45001/03-400

14、灵敏区域mm450400偏压V15241035FWHM()keV3530FWHM()keV40脉冲宽度s12脉冲上升时间s5增益mV/MeV180规格mm34(D) 30.5电压V5电流mA15电气接口5芯同轴或径向电缆（Max.10m）测量结果：ORTEC的ULTRA型测量能谱如图：SARAD的MOD-01/03-400型探头测量能谱如图：*）注：SPECTRA软件将低能端（500keV）视为噪声信号予以截去，因而在该段区域没有计数。结果分析：对于能谱分析而言，最为关心的参数就是能量分辨率，能量分辨率通常用 FWHM，也就是峰半高宽来衡量。对两仪器测量能谱的FWHM分别进行计算。如何计算的？ORTEC：FWHM=5757-5273=484keVSARAD：FWHM=5740-5469=271keV接下来把两个测量的能谱图在同一张图表使用相同的能量坐标进行对比邮箱：eda