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。     

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。     

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.     

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。     

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%。     

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%。     

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）．     

利用快响应金刚石（Ⅱa型）光导探测器测量X射线

文中介绍了金刚石光导探测器的工作原理呼简化模型以及这种探测器所具有的独特的优点，并在激光－金（Ａｕ）平面靶实验中用来测量Ｘ射线，根据文献中灵敏度标定值给出激发辐照Ａｕ平面靶Ｘ光转换率为２７％左右，与目前公认的结果相一致。     

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.     

Response of chemical vapor deposition diamond detectors to X-ray

The outstanding properties of diamond, such as radiation hardness, high carrier mobility, high band gap and breakdown field, distinguish it as a good candidate for radiation detectors. The detector's performance is strongly limited by the concentration of defects (grain boundaries and/or impurities) in chemical vapor deposition (CVD) diamond. We report the response of free-standing CVD diamond with a thickness of 300 μm and area of 2×2 cm², synthesized by a hot filament chemical vapor deposition (HFCVD) technique, to 5.9 keV X-ray radiation from a ⁵⁵Fe source. The linear I-V characteristics indicate that CVD diamond has good ohmic contacts. This detector also shows good results such as dark-current of 10⁻⁸ A, photocurrent of 10⁻⁶ A, energy resolution <0.4%, and a high ratio of signal to noise.     

激光轴向偏焦法平整化CVD金刚石膜

利用Nd：YAG型金刚石精密激光切割机,采用激光轴向偏焦法对化学气相沉积（CVD）法制备的金刚石膜表面进行扫描式平整化处理,利用扫描电子显微镜（SEM）、粗糙度仪和金相显微镜对平整化后的金刚石表面进行表征,研究了激光充电电压和焦点位置对扫描凹槽宽度和深度的影响,以及扫描间距对平整化效果的影响。研究结果表明：扫描凹槽宽度随激光充电电压的升高而增大;凹槽深度随激光充电电压的升高而增大,随偏焦量的增大而增大。激光轴向偏焦法对CVD金刚石膜进行平整化处理后,其粗糙度显著减小,利用氢等离子体对其表面进行刻蚀处理,能够有效去除表层石墨,从而达到理想的平整化效果。     

激光轴向偏焦法平整化CVD金刚石膜

利用Nd:YAG型金刚石精密激光切割机,采用激光轴向偏焦法对化学气相沉积（CVD）法制备的金刚石膜表面进行扫描式平整化处理,利用扫描电子显微镜（SEM）、粗糙度仪和金相显微镜对平整化后的金刚石表面进行表征,研究了激光充电电压和焦点位置对扫描凹槽宽度和深度的影响,以及扫描间距对平整化效果的影响。研究结果表明:扫描凹槽宽度随激光充电电压的升高而增大;凹槽深度随激光充电电压的升高而增大,随偏焦量的增大而增大。激光轴向偏焦法对CVD金刚石膜进行平整化处理后,其粗糙度显著减小,利用氢等离子体对其表面进行刻蚀处理,能够有效去除表层石墨,从而达到理想的平整化效果。     

用于高能X光测量的Si-PIN阵列探测器

设计了用于高能X光测量的小面积PIN硅光电二极管线列探测器,通过理论计算和EGSnrc蒙卡软件模拟分析了Si-PIN的探测灵敏度、线性电流和时间响应。根据理论研究可知,该探测器适用于大注量率、高能轫致辐射光的空间分辨力(3 mm)和时间分辨力(8 ns)的测量。并在理论设计的基础上进行了部分实验,采用小面积PIN硅光电二极管和放大电路,在"神龙一号"直线感应加速器上进行高能X光的测量,初步得到了PIN硅光电单元的响应结果,为线列小面积PIN光电管阵列的实用设计提供优化基础。     

Enhanced field emission characteristics of boron doped diamond films grown by microwave plasma assisted chemical vapor deposition

Boron doped diamond films were synthesized on silicon substrates by microwave plasma chemical vapor deposition (MPCVD) technique. The effect of B₂O₃ concentration varied from 1000 to 5000 ppm on the field emission characteristics was examined. The surface morphology and quality of films were characterized by scanning electron microscope (SEM) and Raman spectroscopy. The surface morphology obtained by SEM showed variation from facetted microcrystal covered with nanometric grains to cauliflower of nanocrystalline diamond (NCD) particles with increasing B₂O₃ concentration. The Raman spectra confirm the formation of NCD films. The field emission properties of NCD films were observed to improve upon increasing boron concentration. The values of the onset field and threshold field are observed to be as low as 0.36 and 0.08 V/μm, respectively. The field emission current stability investigated at the preset value of ∼1 μA is observed to be good, in each case. The enhanced field emission properties are attributed to the better electrical conductivity coupled with the nanometric features of the diamond films.