[實(shí)用新型]一種GaN帶電粒子核輻射探測(cè)譜儀

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720159464.6
• 申請(qǐng)日: 2017-02-22
• 公開（公告）號(hào): CN206515475U
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱志甫;湯彬;鄒繼軍;彭新村
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東華理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01T1/24
• 分類號(hào): G01T1/24;G01T1/185;G01T1/36
• 代理公司: 江西省專利事務(wù)所36100
• 代理人: 胡里程

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種核輻射探測(cè)譜儀，特別是一種禁帶寬帶大、位閾能大的寬禁帶半導(dǎo)體GaN探測(cè)器的核輻射探測(cè)譜儀，該類型譜儀將是今后耐高溫耐輻照譜儀的發(fā)展趨勢(shì)。

背景技術(shù)

常見的帶電粒子核輻射探測(cè)譜儀中的探測(cè)器件一般是硅探測(cè)器件，如金硅面壘探測(cè)器件、離子注入型硅探測(cè)器件、硅鋰漂移型探測(cè)器件。由于硅的禁帶寬度?。▋H1.12eV），這些探測(cè)器件構(gòu)成的帶電粒子核輻射探測(cè)譜儀只能在常溫或是低于常溫下使用，當(dāng)溫度高于常溫時(shí)，其性能隨著溫度的升高而下降。在中子測(cè)井、環(huán)境監(jiān)測(cè)、油氣勘探、地下探礦、核電站放射性檢測(cè)、航天航空輻射檢測(cè)和核反應(yīng)堆內(nèi)的快中子測(cè)量等核探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域中，這些場(chǎng)合的工作環(huán)境溫度較高，顯然，以硅探測(cè)器件為主的譜儀不能滿足以上領(lǐng)域的需要。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有硅探測(cè)器件為主的譜儀存在的問題，本實(shí)用新型提供一種GaN帶電粒子核輻射探測(cè)譜儀，能在較高溫度環(huán)境下工作的潛力。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：一種GAN帶電粒子核輻射探測(cè)譜儀，該探測(cè)譜儀包括真空腔室、干泵、電荷靈敏前置放大器、GaN探測(cè)器件、直流高壓電源、成形放大器、多道能譜分析儀及微控制器上位機(jī)軟件；GaN探測(cè)器件采用SMA接口接至真空腔室，真空腔室連接設(shè)有干泵，GaN探測(cè)器件連接有直流高壓電源，GaN探測(cè)器件通過卡扣配合型連接器傳輸至電荷靈敏前置放大器進(jìn)行前級(jí)放大，電荷靈敏前置放大器通過線路與成形放大器連接，成形放大器通過線路與多道能譜分析儀，多道能譜分析儀采集的數(shù)據(jù)送至微機(jī)控制器上位機(jī)軟件。

GaN探測(cè)器件的結(jié)構(gòu)為光電導(dǎo)型或肖特基型，襯底為n-GaN。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：本實(shí)用新型GaN帶電粒子核輻射探測(cè)譜儀，是利用GaN具有大的禁帶寬度及大的位閾能，能在惡劣的高溫環(huán)境及強(qiáng)輻照環(huán)境下工作的一種帶電粒子核輻射探測(cè)譜儀；該探測(cè)譜儀所使用的GaN器件的材料生長(zhǎng)及制備工藝成熟，降低了成本，有利于GaN帶電粒子核輻射探測(cè)譜儀的實(shí)際應(yīng)用。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)框架圖。

圖中：1-直流高壓電源、2-GaN探測(cè)器件，3-真空腔室，4-干泵，5-電荷靈敏前置放大器，6-成形放大器，7-多道能譜分析儀，8-微控制器上位機(jī)軟件。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明：

實(shí)施例1：參見圖1。

一種GaN帶電粒子核輻射探測(cè)譜儀，包括真空腔室3及干泵4、電荷靈敏前置放大器5、GaN探測(cè)器件2、直流高壓電源1、成形放大器6、多道能譜分析儀7及微控制器上位機(jī)軟件8；GaN探測(cè)器件2采用SMA接口接至真空腔室3并利用干泵4抽真空至1pa，GaN探測(cè)器件2產(chǎn)生的電子空穴對(duì)在直流高壓電源1形成的強(qiáng)電場(chǎng)作用下，通過卡扣配合型連接器（BNC）傳輸至電荷靈敏前置放大器5進(jìn)行前級(jí)放大，而后送至成形放大器6中進(jìn)行末級(jí)放大并成形為準(zhǔn)高斯波形，準(zhǔn)高斯波形送至多道能譜分析儀7進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，將多道能譜分析儀7采集的數(shù)據(jù)送至微機(jī)控制器上位機(jī)軟件8，形成含有一定能量信息的能譜。其中，GaN探測(cè)器件2，采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)在GaN襯底上外延生長(zhǎng)得到光電導(dǎo)型或是肖特基型探測(cè)器件，利用光刻、等離子體及電子束蒸發(fā)等工藝制備得到GaN探測(cè)器件2，如圖所示。

本實(shí)用新型先對(duì)制備出來的GaN探測(cè)器件2驗(yàn)證其性能是否可靠。用直流高壓電源1施加正偏壓為50V，如果性能可靠再進(jìn)行下一步的帶電粒子核輻射探測(cè)譜儀的構(gòu)建。

本實(shí)用新型GaN探測(cè)器件2使得帶電粒子核輻射探測(cè)譜儀的工作溫度較高且能夠在強(qiáng)輻射場(chǎng)合工作。GaN探測(cè)器件2是安裝在真空腔室3中，利用干泵4將真空腔室3抽真空至1pa左右，同時(shí)在GaN探測(cè)器件2上利用直流高壓電源1施加50V左右的直流電壓。當(dāng)帶電粒子照射到GaN探測(cè)器件2后，電離GaN探測(cè)器件2耗盡區(qū)中的電子空穴對(duì)，電子空穴對(duì)在直流高壓電源1形成的強(qiáng)電場(chǎng)作用下，產(chǎn)生的電荷被電荷靈敏前置放大器5收集并放大，而后經(jīng)過成形放大器6再次放大并成形為準(zhǔn)高斯波形，成形后的準(zhǔn)高斯波形送入多道能譜分析儀7,并被微控制器上位機(jī)軟件8采集，形成含有帶電粒子信息的能譜。

由技術(shù)常識(shí)可知，本實(shí)用新型可以通過其它的不脫離其精神實(shí)質(zhì)或必要特征的實(shí)施方案來實(shí)現(xiàn)。

上述公開的實(shí)施方案，就各方面而言，都只是舉例說明，并不是僅有的，所有在本實(shí)用新型范圍內(nèi)或在等同于本實(shí)用新型的范圍內(nèi)的改變均被本實(shí)用新型包含。