荷電粒子検出器

アプリケーションに最適な荷電粒子検出器をお選びください

PIPS® (Passivated Implanted Planar Silicon) ディテクタ

Mirionでは幅広いアプリケーションに対応する2種類のシリコン製荷電粒子検出器を提供しています。最初のタイプはPIPS (Passivated Implanted Planar Silicon) 検出器で、優れた荷電粒子分解能のために正確で薄い急接合を形成するインプラントバリアコンタクトを採用しています。もう一つは、高エネルギー荷電粒子の検出効率を高めるために、リチウムドリフトシリコン検出器である。いずれも逆バイアスを印加して空乏領域を形成し、その電界で荷電粒子から発生する電子-正孔対を収集するP-I-N型構造である。

注入されたバリアコンタクト接合では、多数キャリア（n型の電子とp型の正孔）が反発し、空乏領域が存在するため、シリコンの抵抗率は中程度のバイアス電圧で十分に大きくなければならない。逆バイアスをかけると、この空乏領域が広がり、これが検出器容積となり、耐圧の限界まで広がる。 PIPS検出器は、一般に100～1000μmの空乏深さのものがあります。

これらの検出器は、モデル2003BTプリアンプと一緒に使用することができます。

検出器は、表面積、アルファまたはベータ粒子の分解能、および空乏深さの点で指定されています。分解能は検出器サイズに大きく依存し、小面積の検出器に最適である。アルファ分解能は12～35keV、ベータ分解能は6～30keVが一般的です。面積は25～5000mm2が標準ですが、カスタムアプリケーション用に様々な形状の大型検出器が用意されています。また、PIPS検出器はフルディップタイプのものがあり、軸上に検出器を積み重ねてdE/dxのエネルギー損失を測定することができます。このアプリケーション用のディテクタは、トランスミッションマウント（ディテクタの側面にバイアスコネクタがある状態）で提供されます。

厚さ2～5mm、最大10mmのSi(Li)検出器は、PIPS検出器よりも優れた阻止能を持っており、高エネルギー荷電粒子の検出効率向上のニーズに対応します。 Si(Li)検出器は、200～500mm2の円形と長方形があり、サイズにより30keVからの分解能があります。これらの検出器は透過型マウントでも利用可能です。

荷電粒子の局在化が必要な場合、Mirionはセグメント化されたSi(Li)を提供できます（LTS Si(Li) 型検出器の情報を参照してください）。室温でのSi(Li)検出器は、大きなリーク電流を持ちます。 Si(Li)検出器を分極するためには、バイアス回路内の電圧降下を最小にする必要があります。このため、HVフィルタやACカップリングネットワーク内の抵抗は、10 Mohmの値にする必要があります。 Mirionは2003BTまたは2004タイプのプリアンプを推奨していますが、Si(Li)検出器の場合、過度の電圧降下を避けるために、HVフィルタおよびACカップリングネットワークの抵抗を100 Mohmから10 Mohmに下げる必要があります。

リチウムドリフトシリコン検出器

PIPSとリチウムドリフトシリコン検出器の比較

SILICON CHARGED PARTICLE DETECTORS

いくつかの消耗深度で測定した各種粒子のエネルギーは表1に示す通りであった。最も薄い検出器でも放射性源からのアルファ粒子には十分であるが、非常に低いエネルギーの電子だけが完全に吸収されることに注意されたい。しかし、変換電子線のような電子線源を見る検出器では、一部の電子経路長が完全に空乏化領域に存在するため、鋭いピークが観察されることになる。図1は、核反応で一般的に発生する粒子の範囲を示したものです。

図2は、単一入力アルファ分光法アプリケーションで使用される電子機器を示している。空気中のエネルギー損失が関係しないように、試料と検出器が真空チャンバー内にあることに注意してください。