基于SiPM测量的表面污染仪的研制

发布时间：2024-02-22 16:48

　　在闪烁体探测器的组成中,光电倍增管(PMT)负责光电转换及电子倍增,经过几十年的发展,PMT技术已臻于成熟。伴随着核电事业的发展和人们对环境质量要求的提高,便携式仪表在工业生产、实验室建设、环境监测等方面越来越多的受到人们的使用。硅光电倍增管(SiPM)是工作在雪崩倍增机制下的半导体器件在很多领域均有了广泛应用。本课题根据闪烁体发射的荧光光子信息和硅光电倍增管的相关技术参数,设计出了信号读取电路以及前置放大电路。通过几项试验对SiPM的各项性能进行了研究,试验结果表明SiPM在-30℃到20℃范围内工作时,脉冲幅度的波动很小,波动范围在±2.5%以内;在20℃到40℃时脉冲变化趋近线性,平均变化率为5%。同时磁场对SiPM的光电转换和倍增功能无影响。SiPM在10Gy/h的标准辐照场连续照射20小时,即辐射剂量累计超过200Gy后,SiPM测得的信号脉冲会出现轻微的脉冲幅值变化。SiPM的内部增益和反向偏压在一定的电压变化范围内成线性关系。通过对SiPM和α、β射线的分析,给出了基于SiPM测量的表面污染仪的设计方案。探头部分采用镀硫化锌的塑闪薄板;利用相关软件和已有仪器研发经验设计了...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１?ＭＲＳ结构??最早的ＳｉＰＭ结构是由俄罗斯科学家提出研究的ＭＲＳ结构％如图２．１所示

Ｐ＊－Ｓｉ区?叱－Ｓ像素Ｎ＋－Ｓｉ区?Ｎ－Ｓｉ晶片??图２．１?ＭＲＳ结构??最早的ＳｉＰＭ结构是由俄罗斯科学家提出研究的ＭＲＳ结构％如图２．１所示。这种??结构的ＡＰＤ淬灭电阻是由透明ＳｉＣ膜组成，其通光窗格及各单元互联线是由半透明金??属膜组成，但是这种结构制作难度大、使用效....

图２．３利用体电阻进行淬灭的ＳｉＰＭ结构??第三种是利用体电阻进行淬灭的ＳｉＰＭ结构

ｓ＼—ｙ＜Ｘ??图２．２负反馈效应模型结构??这种负反馈效应模型结构的亮点在于减少了在硅片表面制作多晶硅条的复杂工艺，??使得光子探测效率升高。但是该种结构的ＡＰＤ单元的恢复时间较长，而且正常工作的??电压变化范围太窄，工作稳定性不高。??边缘电场区域?高电场区域?Ｓｉ０２?电极....

图２．２负反馈效应模型结构??

Ｉ??背面电极??图２．３利用体电阻进行淬灭的ＳｉＰＭ结构??第三种是利用体电阻进行淬灭的ＳｉＰＭ结构。在国际上这种ＳｉＰＭ最先由北京师范??大学韩德俊教授领导的研究小组研制成功［｜６１。其结构如图２．３所示，该种结构利用硅衬??底的体电阻自身特性对ＡＰＤ单元进行淬灭，大大简化了....

图2.4P一结原理示意图

该器件在室温下的暗脉冲计数率约为１．５ＭＨｚ，同时效率在４６０ｎｍ的峰值处达到２５．６％。??上，对硅光电倍增管的结构设计己较为成熟，爱尔兰、日和研究院所推出了这类产品。ＳｅｎｓＬ，滨松等企业生产的物理、核医学仪器以及射线探测领域得到了实践验证。??工作原理??于Ｐ－Ｎ结的半导体....

本文编号：3906968