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.     

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。     

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。     

热丝CVD生长金刚石薄膜研究

本文研究了热丝CVD方法生长金刚石薄膜过程中,衬底表面的损伤处理对金刚石薄膜光学性能的影响,以及膜中非本征杂质吸收对其红外光学特性的影响。     

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%。     

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%。     

CVD金刚石薄膜生长中的偏压增强成核效应

实现金刚石薄膜的异质外延是目前ＣＶＤ金刚石薄膜制研究的主要奋斗目标，而直流负偏压增强金刚石成核法被认为是达到这一目标的有效途径。文章简要评述了微波等离子体ＣＶＤ制备金刚石薄膜中的直流负偏压增强成核法，以及由此而发展的直流正偏压增强成核法和叠加交流成分的直流负偏压增强成核法，介绍了它们在异质外延金刚石薄膜中的应用。     

热丝CVD方法生长金刚石薄膜中石墨成份控制

 在用热丝CVD方法生长金刚石薄膜中，研究了生长条件对制备膜中石墨和非晶碳成份的影响，发现较高的碳源浓度或较低的衬底温度会使制备膜中非金刚石相碳成份增加。     

氧化锌/金刚石薄膜异质结紫外光探测器

采用射频磁控溅射法在p型自支撑金刚石衬底上制备了高度c轴取向的n型氧化锌薄膜.研究了不同的溅射功率对氧化锌薄膜质量的影响.通过半导体特性分析系统测试了氧化锌/金刚石异质结的电流-电压特性,结果显示该异质结二极管具有良好的整流特性,开启电压约为1.6 V.在此基础上制备了结型紫外光探测器,并对其光电性能进行了研究.结果表...     

Laser Induced Damage in CVD Diamond Films

ＬａｓｅｒＩｎｄｕｃｅｄＤａｍａｇｅｉｎＣＶＤＤｉａｍｏｎｄＦｉｌｍｓＱＩＵＨｏｎｇＦＡＮＺｈｅｎｇｘｉｕ（ＳｈａｎｇｈａｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＯｐｔｉｃｓａｎｄＦｉｎｅＭｅｃｈａｎｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｐ．Ｏ．...     

金刚石膜/多孔硅复合材料的性能表征

提出了一种新颖的多孔硅表面钝化技术,即采用微波等离子体辅助的化学气相沉积（MPCVD）方法在多孔硅上沉积金刚石薄膜。采用原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、拉曼光 谱仪和荧光分光度计对多孔硅及金刚石膜的表面形貌、结构和发光特性进行了表征。结果表明采用微波等离子体化学气相沉积法可在多孔硅基片上形成均匀、致密、性能稳定且对可见光具有全透性的金刚石膜。金刚石膜与多孔硅的复合,大大稳定了多孔硅的发光波长和强度,同时增强了多孔硅的机械强度。     

A CVD diamond film detector for pulsed proton detection

A chemical vapour deposition （CVD） diamond film detector was prepared and the main characteristics for pulsed proton detection were studied at Beijing Tandem Accelerator. The result shows that the charge collection efficiency of the detector increases with increasing electric field intensity and reaches to 9.44% at 5 V/μm with the charge collection distance of 15.9 μm. The relationship between the sensitivity of the detector and proton energy is consistent with the Monte Carlo （MC） simulation result. Its plasma time for a pulse with 4.85×10^5 protons is 1l.2ns. The dose threshold for onset of damage under 9MeV proton irradiation in the detector is about 10^13 cm^-2. All of the results show that a CVD diamond detector has fast time response and high radiation hardness, and can be used in pulsed proton detection.     

CVD金刚石膜中1145cm~(-1)拉曼峰的研究

用拉曼光谱手段对CVD方法生长的金刚石膜,特别是其中最有争议的1145cm-1附近的拉曼峰进行了研究。用不同波长激光激发得到此峰的拉曼谱与量子尺寸选择效应所预期规律的相反,反驳了将1145cm-1附近的拉曼峰指认为纳米晶金刚石本征峰的说法。而通过对不同样品的比较,从侧面支持了将它归结为杂质,即反式聚乙炔的指认。更进一步通过分析不同尺寸的样品中杂质峰的相对强度,提出了这个峰的强度或许可以作为金刚石晶粒尺寸判据的建议。     

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。     

超重反冲余核时间探测器性能测试

介绍了一种铝制内椭球面反射镜闪烁薄膜探测器,对其探测效率、光收集效率和时间性能的测试. 结果分析表明采用1 μm厚的BC498闪烁薄膜探测器测量实验中超重反冲余核, 探测效率接近100％, 时间分辨好于200 ps, 其性能满足超重反冲余核时间测量的要求. A thin plastic scintillator film detector with an inner ellipsoidal reflection mirror made of aluminum is introduced. Detection efficiency and light collection efficiency of the detector have been investigated. The time resolution of the detector has been also studied. The testing results show that the detection efficiency of BC498 with the thickness of 1 micron to be used in the coming superheavy synthesis experiments is approximately 100%, and the time resolution is better than 200 ps (σ). The performances of the thin plastic scintillator film detector meet the requirements for the time measurement of the superheavy element synthesis.