[發明專利]一種高度集成的γ輻照探測器

在審

• 申請號: 202110393624.4
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113109858A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 馬宗敏;劉俊;唐軍;石云波;薛錦龍;牛劉敏;郭浩;劉永婷;侯青峰
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G01T1/29
• 分類號: G01T1/29;G01T1/202
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

1.一種高度集成的γ輻照探測器，其特征在于：包括金剛石探頭（1）、放大模塊（2）、A/D轉化模塊（3）、數據存儲模塊（4）、FPGA（5）和上位機（6）。

2.根據權利要求1所述的一種高度集成的γ輻照探測器，其特征在于：金剛石探頭（1）包括金剛石探頭1和金剛石探頭2；其中金剛石探頭1最底部為摻硼硅片，摻硼硅片上生長了多晶金剛石，多晶金剛石上表面利用磁控濺射法濺射了電極，金剛石探頭2選用單晶金剛石，上下表面分別利用磁控濺射法濺射了電極；金剛石探頭1和金剛石探頭2都配有放大模塊（2）、A/D轉化模塊（3）、數據存儲模塊（4），FPGA（5）和上位機（6）為金剛石探頭1和金剛石探頭2共用。

3.根據權利要求2所述的一種高度集成的γ輻照探測器，其特征在于：金剛石探頭1中摻硼硅片的厚度為250um，多晶金剛石的厚度為30um，電極為兩層，下層為20nm的Cr，上層為100nm的Au；金剛石探頭2中電子級單晶金剛石的厚度為300um，電極為三層，下層為20nm的Pd，中層為10nm的Ti，上層為150nm的Au。

4.根據權利要求3所述的一種高度集成的γ輻照探測器，其特征在于：承載整個系統的電路板采用Rogers4350B，其體積電阻高達1.2×MΩ·cm，厚度選用1.524mm。

5.根據權利要求3或4所述的一種高度集成的γ輻照探測器，其特征在于：其制備方法包括如下步驟：

（1）、用摻硼硅片作為襯底，在其上用MPCVD法生長30um的多晶金剛石，生長完畢后，切成小方塊，并打磨；

（2）、在已生長和切割后的多晶金剛石上利用磁控濺射機濺射電極，濺射順序為先濺射20nm的Cr作為黏附層，再濺射100nm的Au，在真空中400℃下退火，以便形成良好的歐姆接觸，至此，金剛石探頭1制作完畢；

（3）、選取厚度為300um的電子級單晶金剛石，利用磁控濺射機在上下表面濺射電極，濺射順序為20nm的Pd、10nm的Ti和150nm的Au，在真空中400℃下退火，金剛石探頭2制作完畢；

（4）、金剛石探頭（1）制作完畢后，繪制承載模塊的電路板，電路板板材選用Rogers4350B，電路板中與金剛石探頭相連的部分為圓形金焊盤，與鍵合金線相連的部分為方形金焊盤，將金剛石探頭的下表面用導電銀膠和電路板上的圓形金焊盤粘起來；

（5）、待導電銀膠固定之后，分別對金剛石探頭1和金剛石探頭2采用金線鍵合工藝，金線鍵合是為了將金剛石探頭中的上電極引出，進而與放大模塊的輸入相連，金線其中一端接金剛石探頭的上表面電極，另一端接電路板中方形金焊盤；

（6）、放大模塊（2）設計為低輸入噪聲的寬帶放大器,具體參數為2G、40dB；

（7）、A/D轉化模塊（3）選用12位的數模轉化，確保數據的精度；

（8）、數據存儲模塊（4）：電路中安置兩塊DDR，分別用來存儲金剛石探頭1和金剛石探頭2的采集到的數據；

（9）、FPGA（5）：FPGA選用xilinx kintex7，對DDR中的數據進行調用與處理；

（10）、上位機（6）：在PC端設計上位機，對采集到的數據進行實時顯示以及處理。