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。     

新型CVD金刚石X射线探测器时间性能初步研究

在微带结构化学气相沉积(CVD)探测器的基础上,利用同轴结构输出部件结合隔离直流电路制作了单端连接同轴探测器,该探测器主要用于激光等离子体的X射线测量。探测器采用直径为4mm的圆柱体CVD金刚石,金刚石一个端面镀有网格状电极,另一端镀有圆盘状电极。网格状电极既可保证正常施加偏压,也可使X射线直接照射至金刚石表面。在短脉冲激光装置上开展了探测器的时间响应特性实验,结果显示探测器上升时间为61ps。CVD金刚石探测器的时间性能研究为探测器的优化改进奠定了基础。     

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%。     

滤片-XRD探测系统响应时间测量

 研究了软X射线能谱仪探测道系统(系统包括X射线二极管（XRD）、SUJ-50-10电缆和不同频带示波器)的响应时间。实验利用上海激光联合实验室的20TW激光器激光(激光能量约20J，脉冲宽度约1ps)打金箔靶产生的X光，用XRD探测系统测量，记录示波器有TK684C，TK694C和WM8500等。将实验数据进行了线性拟合和比对分析。滤片XRD探测系统的响应时间随偏压升高而加快，随传输电缆长度的增加而变慢，因此测量快信号过程时，应提高探测器偏压，缩短传输电缆，选择宽频带高采样率示波器，以便减少系统的响应时间，减小信号失真程度。     

光探测与器件

为了实现软X射线波段光源相对光谱分布的测量,引进了一种利用新型软X射线波段传递标准探测器一Si光电二极管对软X射线探测器进行标定。标定了软X射线波段光谱测量实验中常用的探测器一通道电子倍增器在放大电压为1.3 kV时的量子效率,并对实验结果进行了分析,得出在8一3Onm波     

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     

软X射线测量用电阻式薄膜量热计

介绍了一种用于软X射线辐射能量测量的电阻式薄膜量热计。利用电流的欧姆热效应对薄膜量热计的灵敏度进行了标定。在有基底薄膜的标定过程中,采用一维热扩散模型,考虑了金属薄膜向基底的传导热损失。利用电阻式薄膜量热计对聚龙一号装置钨丝阵Z箍缩产生的软X射线进行了测量,并与平响应X射线二极管(XRD)探测器的测量结果进行了比较。实验结果表明,电阻式薄膜量热计测量的软X射线辐射能量和辐射功率与平响应XRD探测器结果在测量不确定度范围内合理地一致。     

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.     

高性能X光二极管的研制

 作为X光测量的重要器件,X光二极管的研究和改进工作一直颇受重视。通过对储能系统和输出系统的重点研究与优化设计,研制出了新型超快响应X光二极管（XRD-Ⅱ）,并在8 ps短脉冲激光装置上对探测器的性能进行了研究。实验结果表明:XRD-Ⅱ的阻抗匹配特性得到提高,耐压能力达6 kV,上升时间达40 ps,半高全宽达80 ps。标定实验给出的灵敏度结果也说明其灵敏度得到了保证。超快响应X光二极管的成功研制可大大提高X光诊断的时间分辨力,为实现精密定量诊断提供有利条件。     

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.     

X光二极管脉冲偏压施加技术

为了满足充气腔实验对探测器安全性能的要求,开展了X光二极管的脉冲偏压施加技术的初步研究。在8ps激光装置上,设计了一种新的基于信号发生器的同步方法,完成了X光二极管脉冲偏压加载工作方式的技术验证。脉冲偏压与直流偏压条件下,探测器上升时间与半高宽变化值不超过10%。脉冲偏压源主要指标确定为脉宽110μs,激光打靶零后2.11ms完成偏压卸载。     

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.