快响应化学气相沉积金刚石软X射线探测器的研制

利用高品质化学气相沉积(CVD)金刚石,采用微带线结构研制了CVD金刚石软X射线探测器。利用脉宽为10 ps的激光器进行了探测器响应时间的测量,获得半宽度为115 ps的信号,经过计算得到CVD金刚石探测器的上升时间为49 ps。在激光原型装置实验中,通过与软X射线能谱仪测量结果的相互比对,证实所研制的CVD金刚石探测器是一种响应时间快、信噪比高、性能可靠的软X射线探测器。     

化学气相沉积金刚石探测器测量软X射线能谱

金刚石具备高热导率、高电阻率、高击穿电场、大的禁带宽度、介电系数小、载流子迁移率高以及抗辐射能力强等特性,可作为已应用于惯性约束聚变(ICF)实验X射线测量的硅与X射线二极管的较好替代品.随着化学气相沉积(CVD)技术的发展,CVD金刚石受到人们越来越多的关注.文中利用拉曼谱仪和X射线衍射仪对1mm×1mm×2mm,1mm×1mm×3mm两种规格CVD金刚石完成品质检测后,完成了CVD金刚石X射线探测器的集成制作,并在8ps激光器和神光III原型装置上开展了探测器时间特性等性能研究.实验结果表明,整个探测器系统前沿响应时间可达60ps,半高全宽可达120ps,与X射线二极管探测系统时间特性一致.在神光Ⅲ原型装置实验中,没有观察到探测器对3ω0激光的响应,说明探测器具有好的抗干扰能力.其测得的温度曲线与软X射线能谱仪测量结果一致,实现了X射线能谱测量的初步应用.     

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

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444 ps, 上升时间为175 ps, 载流子寿命为285 ps. 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. 关键词： CVD金刚石探测器 硬X射线 激光能量     

化学气相沉积金刚石X射线探测器相对标定

利用神光Ⅱ激光装置,开展了化学气相沉积金刚石X射线探测器的相对标定技术研究。实验得到了金刚石X射线探测器与已绝对标定的平响应X射线二极管对X射线辐射的测量结果,计算得到金刚石X射线探测器平均灵敏度为1.19610-5 C/J,不同发次得到的灵敏度与平均值之间的偏差不大于13%。     

CVD金刚石薄膜探测器性能研究

通过实验测量和理论分析, 从载流子动力学角度研究了用于脉冲辐射探测的CVD金刚石薄膜探测器的适用结构、电荷收集效率和时间响应性能. 结果表明, CVD金刚石薄膜可以制成均匀型结构的探测器; 薄膜中的缺陷会降低探测器的电荷收集效率, 探测器的电荷收集效率随场强增大而增大直至饱和. 已研制的CVD金刚石探测器电荷收集时间可达719ps, 在2.5V/μm场强下达到饱和, 电荷收集效率 达60.5%; 晶格散射是影响探测器时间响应的主要因素, 选用大晶粒甚至单晶金刚石薄膜可以提高探测器时间响应.     

化学气相沉积金刚石X射线探测器

 为得到一种对可见光不响应而在辐射探测范围内平响应的X射线探测器,研究了一种化学气相沉积金刚石X射线探测技术,以作为硅与真空X射线二极管探测技术的补充。首先对化学气相沉积金刚石进行品质检测,利用两种规格的金刚石集成制作出X射线探测器,之后在8 ps激光器装置上开展了探测器的时间响应等性能研究。实验结果表明:探测器系统前沿响应时间可达60 ps,半高全宽可达120 ps,与真空X射线二极管探测系统时间特性一致,可以满足ICF实验对X射线辐射测量的应用。     

一种新型二维X射线探测器

本文建立一种新型X射线探测器,它是一种矩阵寻址方式的二维探测器,由两块玻璃基板组成,分别称作阴极板和阳极板,阴极板内侧镀有行电极和X射线阴级（例如CsI),阳极板上有寻址电极,障壁,两块基板对位封接,使行电要与寻址电极互相垂直,封接后先抽高真空,然后充入氩气与CO2混合气体,本探测器具有薄,轻,图象无畸变并可以利用PDP显示器件的工艺制作大尺寸器件及大量制造等优点。     

CVD金刚石辐射探测器研制及性能测试

电学性质优异的金刚石膜是理想的辐射探测器材料,用自支撑金刚石膜研制了辐射探测器,进行了探测器的性能测试.探测器采用的是"叉指"状共面型电极结构,探测器的有效探测区面积为3mm×3mm,探测器的连接接口是L16电缆头.探测器暗电流与电压呈线性变化的关系,表明金属电极与金刚石基底之间是欧姆型电接触.当两电极之间的电场场强为30kV/cm时,探测器的暗电流仅约为0·1nA,探测器信号的上升时间为590ps,探测器的灵敏度约110mA/W,而且探测器有较好的剂量率线性特性.     

一种新型二维X射线探测器

本文建立一种新型X射线探测器,它是一种矩阵寻址方式的二维探测器,由两块玻璃〖ZH(〗基板组成,分别称作阴极板和阳极板阴极板内侧镀有行电极和X射线阴级(例如CsI),阳极板上有寻址电极、障壁两块基板对位封接,使行电极与寻址电极互相垂直封接后先抽高真空,然后充入氩气与CO2混合气体本探测器具有薄、轻、图象无畸变并可以利用PDP显示器件的工艺制作大尺寸器件及大量制造等优点     

MCP在激光等离子体诊断中的应用

本文介绍了一种新型的探测元件——MCP的特性,MCP探测器的结构以及在激光等离子体诊断中的应用。并给出了测量X射线时间分辨的实验结果和低能X射线能谱的简单分析。     

Silex-I飞秒激光装置X射线探测系统时间特性北大核心CSCD

在Silex-Ⅰ飞秒激光装置上,利用32fs、800nm的激光辐照平面金靶,产生小于1ps的X射线脉冲,作为δ脉冲X射线源,研究XRD探测器的时间响应特性,并且探索X射线条纹相机时间分辨和分幅相机曝光时间的X射线标定方法。实验给出了XRD探测器的时间响应特性。解决了条纹相机和分幅相机触发晃动问题,给出了条纹相机时间分辨和分幅相机曝光时间的X射线标定方法,初步给出条纹相机时间分辨和分幅相机曝光时间。     

X射线真空光二极管

激光等离子体辐射的X射线时间空间积分测量已有报道。为了更好地了解光和等离子体的相互作用,进行时间空间的分辨测量是必要的。靶球的空间分辨测量已用X射线针孔相机进行了大量的实验工作。由于一般的闪烁体/光电倍增管或半导体二极管X射线探测器的时间分辨只有几个毫微秒,对于辐射时间在0.1—1ns的X射线,其响应时间显得太慢。X射线真空光二极管的时间分辨为几百微微秒,它可用于X射线激光器、激光产生X射线实验和激光聚变实验诊断。     

重复频率下飞秒激光驱动产生的X射线焦斑测量

为了获取强激光驱动产生的X射线光源焦斑尺寸和空间分辨率,设计了刃边及双网格方法,其中刃边厚度为0.2μm,双网格分别为400目铜网格和394lp/cm的镍网,利用X射线CCD作为探测元件。Ti宝石激光在能量1J、脉宽40fs、频率10 Hz、激光功率密度约为4.4×1018 W/cm2的条件下,重复频率加载圆盘Cu靶。在中国工程物理研究院25TW激光装置上首次获得了X射线的焦斑及网格图像,并推算了该装置的X射线焦斑尺寸为43μm,而网格空间分辨力为34μm。结果表明该刃边及双网格方法适合强激光驱动产生的X射线焦斑尺寸测定。     

金刚石膜探测器研制

采用直流电弧等离子喷射(DC arc plasma jet)CVD(chemical vapour deposition)工艺制成的金刚石薄膜，研制成功MSM(metal-semiconductor-metal)型CVD金刚石脉冲辐射探测器.对制作的金刚石薄膜材料及探测器有关性能进行了测量，结果表明，采用Raman shift<4.5cm^-1的金刚石薄膜制成的探测器，可满足亚纳秒脉冲辐射探测的要求.由于其独特的物理性能，在制作成本合理的情况下，在脉冲辐射测量中可取代Si-PIN探测器. 关键词： CVD 金刚石薄膜 辐射探测器     

化学气相沉积金刚石薄膜探测器对α粒子的电荷收集效率

 实验测量了自行研制的三明治电极结构化学气相沉积(CVD)金刚石薄膜探测器在室温下对241Am, 243Am 与244Cm α粒子的能谱响应,得到了其α粒子响应电荷收集效率随偏压的变化关系;获得了不同偏压下其相对平均电荷收集效率及响应谱下降沿10%处的相对电荷收集效率。结果表明：所研制的CVD金刚石薄膜探测器性能稳定,对α粒子响应的电荷收集效率随偏压的增加而趋于饱和,对α粒子平均电荷收集效率达33.5%,谱下降沿10%处的电荷收集效率达57%。     

Au电极厚度对MgZnO紫外探测器性能的影响

利用分子束外延设备(MBE)制备了MgZnO薄膜.X射线衍射谱、紫外-可见透射光谱和X射线能谱表明薄膜具有单一六角相结构,吸收边为340 nm,Zn/Mg组分比为62:38.采用掩膜方法使用离子溅射设备,在MgZnO薄膜上制备了Au电极,并实现了Au-MgZnO-Au结构的紫外探测器.通过改变溅射时间,得到具有不同Au电极厚度的MgZnO紫外探测器.研究结果表明:随着Au电极厚度的增加,导电性先缓慢增加,再迅速增加,最后缓慢增加并趋于饱和;而Au电极的透光率则随厚度的增加呈线性下降.此外,随着Au电极厚度的增加,器件光响应度先逐渐增大,在Au电极厚度为28 nm时达到峰值,之后逐渐减小.     

同轴X射线相位衬度计算机X射线断层摄影术研究

基于北京同步辐射装置(BSRF)开展了同轴X射线相位衬度计算机X射线断层摄影术(CT)研究.利用北京同步辐射的14 keV单色X射线作为光源,以高分辨能力的X射线胶片作为探测器,分别开展吸收衬度和同轴相位衬度成像的比较研究以及相位衬度计算机X射线断层摄影术研究.相位衬度计算机X射线断层摄影术重建采用Bronnikov提出的算法.结果显示,与传统的吸收衬度图像相比,相位衬度图像具有更好的衬度和更高的空间分辨力;实验获得人工样品和蝗虫的相位衬度计算机X射线断层摄影术重建图像.重建图像中可见样品的一些结构细节.实验结果表明,相位衬度X射线成像更适合于研究弱吸收或吸收差异很小的材料;利用北京同步辐射开展同轴X射线相位衬度计算机X射线断层摄影术研究是可行的.     

用于质子和伽马射线探测的金刚石薄膜探测器的辐照性能

 研制出CVD金刚石薄膜探测器,在国家串列加速器和⁶⁰Co稳态辐射源上分别完成了该探测器对9 MeV质子束流和1.25 MeV γ射线的辐照性能研究。结果表明:该探测器在9 MeV质子照射累积强度达到10¹³ cm^-2时,探测器信号电荷收集效率减小量低于3.5%,辐照前后探测器暗电流没有明显变化。计算得到9 MeV质子对该探测器的损伤系数为1.3×10^-16 μm^-1·cm²。由于γ射线与金刚石作用产生的电子起到了填补缺陷的作用,探测器信号电荷收集效率随γ射线照射剂量的增加略有增加,在γ射线累积照射量达到10.32 C/kg时,其增幅小于0.7%。说明金刚石薄膜探测器具有较高耐辐照强度,适用于高强度辐射测量领域。     

掺杂CVD金刚石薄膜的应力分析

在不同实验条件下，用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术在Si基体上制备了S掺杂和B-S共掺杂CVD金刚石薄膜，利用X射线衍射仪和拉曼光谱仪研究掺杂对CVD金刚石薄膜的应力影响.研究结果发现，随着S掺杂浓度的增加，薄膜中sp²杂化碳含量和缺陷增多，CVD金刚石薄膜压应力增加；小尺寸的B原子与大尺寸的S原子共掺杂时，微量B的加入改变了CVD金刚石薄膜的应力状态，共掺杂形成B-S复合体进入金刚石晶体后降低金刚石晶体的晶格畸变程度，减少S原子在晶界上偏聚数量和晶体中非金刚石结构相含量，降低由于杂质、缺陷及sp²杂化碳含量产生的晶格畸变和薄膜压应力，提高晶格完整性. 关键词： 金刚石薄膜 掺杂 应力     

金刚石（Ⅱa）光导X射线探测器

介绍一种新的软Ｘ射线探测器一天然金刚石（Ⅱａ型）光导探测器。金刚石光导探测器具有好的稳定性、对０．１～２．ＯｋｅＶＸ射线光谱具有平坦响应、暗流小（０．１ｎＡ）、对波长大于０；２２ｕｍ散射激光不灵敏等特点。应用这种探测器在“神光”装置打靶实验中测量Ｘ射线时，粗估灵敏度为３×１０￣（－４）Ｃ／Ｊ（偏压为１００Ｖ）．