автореферат диссертации по электронике, 05.27.03, диссертация на тему:Исследование системы сцинтиллятор - полупроводниковыйфотоприемник и разработка детекторов ионизирующейрадиации

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ ІНСТИТУТ ФІЗИКИ НАПІВПРОВІДНИКІВ СПЕЦІАЛІЗОВАНА ВЧЕНА РАДА К50.07.02

На правах рукопису УДК 539.1.074 +621.383.52 + 620.179.1

МАЗІН МИХАЙЛО ОЛЕКСАНДРОВИЧ

ДОСЛІДЖЕННЯ СИСТЕМИ СЦИНТИЛЯТОР НАПІВПРОВІДНИКОВИЙ ФОТОПРИЙМАЧ ТА РОЗРОБКА ДЕТЕКТОРІВ ІОНІЗУЮЧОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ

(05.27.03 - технологія, обладнання та виробництво матеріалів і приладів електронної техніки)

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня канд идата технічних наук

КИЇВ - 1997

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті фізики напівпровідників НАН України, м. Київ

Науковий керівник: доктор фізико-математичних

наук

Комащенко Валерій Миколайович Науковий консультант: доктор фізико-математичних

наук

Прокопенко Ігор Васильович & доктор технічних наук, професор Синьков Михайло Вікторович Лауреат Державної премії України кандидат технічних наук Ільїн Ігор Юр'евич

Харківський державний політехнічний універсітет

Захист відбудеться "21" лютого 1997 р. о 1413 на засіданні Спеціалізованої вченої ради К50.07.02 при Інституті фізики напівпровідників НАН України за адресою: 252650 Київ-28, проспект Науки, 45.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту фізики напівпровідників.

Відгуки на автореферат у двох примірниках, засвідчені печаткою, прохання надсилати за вказаною адресою на ім'я вченого секретаря Спеціалізованої ради.

Автореферат розіслано '‘20'' січня 1997 р.

Вчений секретар Спеціалізованої ради . кандидат фізико-математичних наук? Д' РУДЬКО Г.Ю.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В наукових дослідженнях і практичній діяльності широко використовуються іонізуючі випромінювання. їх реєстрація потребує створення відповідної елементної бази, зокрема, високонадійних, ефективних і стійких до радіації детекторів різних типів. Найбільш поширеними серед них є сцинтиляційні та газонаповнені.

Розвиток фізики і технології напівпровідників дозволив в останні роки запропонувати комбіновані детектори (КД). Склада» ються КД із сцинтилятора та напівпровідникового кремнійового (Бі) фотодіоду, що перебувають в оптичному контакті. Такі детектори мають ряд переваг перед існуючими і знаходять все більше практичне застосування: в радіометрії та спектроскопії ядерних випромінювань, в приладах технічої діагностики І неруйнівного контролю промислових виробів, митного та прикордонного контролю і т.п. Особливо перспективним виявилось використання КД для розробки багатоелементних систем детектування, зокрема сучасних рентгенівських комп'ютерних томографів.

Разом з цим вадами вказаних КД є низька радіаційна стійкість та недостатня чутливість промислових Бі-фотодіодів в короткохвильовій ділянці спектру. Це спричиняє недостатню надійність КД в екстремальних умовах експлуатації і обмежує вибір спектрально узгоджених сучасних сцинтиляторів. Крім того, в нашій країні намітилось суттєве відставання, порівняно з світовим рівнем, по створенню і промисловому випуску не лише КД а й інших сенсорів іонізуючої радіації. .

Вибір об'єктів дослідження : широкозошшх кристалів

СсіІ2(Мп), СсШг2(Мп), СэГСП), СсіУГО4, ВСО, 2пЗе(Те) ‘ та тон-коплівкових полікристалічних гетероструктур типу халькогені*

З

міді-халькогенід кадмію, - обумовлений перспективністю для розробки на їх основі відповідно ефективних сцинтиляторів та фотоперетворювачів короткохвильового випромінювання, придатних для експлуатацій в екстремальних умовах.

В зв’язку з висловленим вище метою роботи було:

1. Комплексне дослідження системи сцинтилятор-напівпровідниковий фотоперетворювач для пошуку оптимальних складових пари з точки зору спектрального узгодження, чутливості, кинетики. радіаційної стійкості.

2. Розробка ефективних комбінованих детекторів іонізуючого випромінювання широкого спектрального діапазону, зокрема, багатоелементних, придатних для використання в рентгенівській комп'ютерній томографії.

Для досягнення поставленої мети потрібно було вирішити такі

1. Відпрацювати технологію отримання на основі тонкоплівкових гетероструктур фотоперетворювачів короткохвильового випромінювання,

2. Вивчити фізичні властивості розроблених фотоперетворювачів та сцинтиляторів нових типів.

3. Створити та дослідити властивості комбінованих детекторів.

4. Проаналізувати та обгрунтувати вимоги до КД, призначених для використання в комп'ютерних томографах.

Вирішення цих задач вимагало розробки комплексу експериментальних методів дослідження, в числі яких:

- створення вимірювальної імпульсної рентгенівської установки для дослідження кінетики сцинтиляторів та КД:

- створення автоматизованих вимірювальних стендів для експрес-діагностики великих масивів зразків.

1. Розроблені та комплексно досліджені властивості нових типів фотоперетворювачів і сцинтиляторів на основі широкозонних сполук, що дозволило оптимізувати технологію їх виготовлення та створити ефективні комбіновані детектори іонізуючої радіації.

2. Досліджено кінетику рентгенолюмінесценції в широкозонних

шаруватих кристалах галогенідів кадмію та визначено механізм рентгенолюмінесценції. .

3. Розроблені фізико-технологічні засади відтворюваної технології виготовлення КД для рентгенівських комп'ютерних томографів. Як фотоперетворювачі використані гетероструктури р-Си,83/п-гпхС<іІ.х5е з варизонними базовими плівками, як сцинтилятори

- промислові монокристали СзІ(П).

4. Розроблені детектори іонізуючих випромінювань- на основі широкозонних сполук А2В6, що містять в межах одного напівпровідникового кристалу інтегрально виконані сцинтилятор та фотоперетворювач.

Практична цінність

1. Створено автоматизовану вимірювальну багатофункціональну імпульсну рентгенівську систему та розроблено методики вимірювання експлуатаційних параметрів великих масивів зразків КД.

2. Розроблені нові типи КД іонізуючого випромінювання широкого енергетичного діапазону.

3. Розроблено та впроваджено у виробництво експонометрнчний рентгенівський датчик ДРМ-2.

4. Створено універсальний фоторентгеноприймач.

1. Системи сцинти лятор-фотоперегворювач на основі широкозон-них сполук АгВ7 та А2Вб придатні для створення ефективних КД іонізуючої радіації. Нові типи КД, а саме СсІІ2(М!п) + р-Си183 / n-CdSexTe1.x, CdW04 + р-Си18Б / п- 2пхС(і1.х8е та 2пБє(Те) + р-Си) дБ/п-2пхСсіі.хБе, за своїми експлуатаційними параметрами конкурентноспроможні з відомими аналогами, а за рівнем радіаційної стійкості значно їх перевершують.

2. Тонкоплівкові полікристалічні фотоперетворювачі з гетероструктурою на основі твердих розчинів в системі 2пхСсЗ,.х5е (0<х^1). Використання в гетероструктурах тонких приповерхневих варизонних прошарків забезпечує підвищену чутливість фотоперетворювачів в короткохвильовому діапазоні спектру, а також суттєво покращує інші експлуатаційні характеристики, зокрема, радіаційну стійкість. Висока радіаційна стійкість обумовлюється малою протяжністю робочої області, наявністю вбудованих квазіелектричних полів та природних стоків для радіаційних дефектів.

3. Модифіковані шаруваті монокристали Сс1І2(Мп) з великим світловиходом. Мономолекулярний механізм рентгенолюмінесценції в цих кристалах.

4. Перша вітчизняна 304-елементна лінійка детекторів для медичного комп'ютерного томографа.

Апробація роботи. Основні матеріали роботи доповідались та обговорювались на 15 конференціях, нарадах, симпозіумах, серед яких найбільш представницькими були : Всесоюзна науково-технічна конференція “Электрофизические проблемы создания диагностической и медицинской аппаратуры" (Москва, 1982); IX Всесоюзна конференція "Состояние и перспективы использования сцинтилляторов и сцинтилляционных детекторов в XII пятилетке"

(Харків, 1986); XI Всесоюзна науково-технічна конференція з не-руйнівних фізичних методів та засобів контролю (Москва, 1987); IV Науково-технічна конференція "Электронные датчики -"СЕНСОР-91" (Ленінград, 1991); Міждержавна конференція

"Сцинтилляторы-93" (Харків, 1993); Міжнародна осіння школа "Solid State Physics: Fundamental and Applications" (Ужгород, 1995).

Результати дисертації були використані: - при виконанні Республіканської цільової програми "Здоровье";

- в СКТБ ІФН ИАН У - при малосерійному виготовленні дат, чиків рентгенівського випромінювання ДРМ-2 для експонометрів

промислових рентгенівських дефектоскопів (м.Актюбинськ, Казахстан);

* в НВО "Атомкотломаш" (м.Ростов н/Д, Росія) в регістрато-рах потужності дози рентгенівського оптимизатора З’ автоматичним регулюванням "РОДАР-2"; '

- при рентгенофізичному контролі сталевих виробів на

підприємствах Міненергомаш’у СРСР: ВО "Іжорський завод”, Че-ховський та Бєлгородський заводи; '

- в Інституті атомної енергії ім. І.В.Курчатова РАН (м. Москва) в експериментах по програмі лазерного термоядерного синтезу.

’ Публікації. Основні результати дисертації опубліковані у 19 роботах, перелік яких наведений у кінці автореферату. Всі вони виконані у співавторстві. Особистий науковий внесок дисертанта полягає в розробці методик дослідження, створенні автоматизованої вимірювальної рентгенівської системи, розробці технології та дослідженні зразків, обробці результатів експериментів. Дисертант приймав участь у обговоренні та науковому узагальненні всіх отриманих результатів.

Об'єм і структура дисертації:

Дисертація складається з вступу, п'яти глав, заключения та двох додатків. Вона містить ^ сторінки тексту, 29 малюнків, 15 таблиць і список літератури з -?0^Гназв.

У вступі обгрунтована актуальність роботи, сформульовані її мета та задачі.

Перша глава знайомить з сучасним станом досліджень системи сцинтиллятор-фотоприймач. В ній проаналізовано фізико-технічні аспекти розробок КД, в тому числі багатоелементних, та тенденції розвитку цього типу детекторів іонізуючих випромінювань. Детальний огляд літературних даних засвідчує необхідність пошуку нових компонентів пари для створення ефективних КД. Зокрема в напрямку підвищення одного з найважливіших параметрів — коефіцієнта спектрального узгодження (ас).

У другій главі розглянуто використані експериментальні методики та зразки для досліджень, проаналізовані вимоги до детекторів рентгенівських комп’ютерних томографів.

Кінетика досліджуваних зразків вивчалася за допомогою розробленої вимірювальної системи. До її складу входили:

- оригінальна високостабільна рентгенівська імпульсна установка з керуючим пристроєм. Вона дозволяла генерувати імпульси регульованої тривалості в діапазоні 1 мс-И мкс інтенсивністю до 5107 квант/см2 та ефективною енергією ~50 кеВ;

- прилади керування;

- ЕВМ типу ІВМ РС, яка забезпечувала керування експериментом, обчислення та аналіз одержаних результатів.

Показано, що основними параметрами КД, призначених для використання в сучасних комп'ютерних томографах, виявляються слідуючі:

- коефіцієнт щуму Кш, що характеризує відносні флуктуації сигналу детектора в порівнянні з відносними флуктуаціями числа квантів, обумовлених статистичною природою випромінювання, та.

визначається співвідношенням Кш=— (—)г, де сЮ - середньо-

Л/ оО

квадратичне відхилення величини заряду О, який знімається з детектора за серією вимірів, N - число квантів, які падають на детектор за час одного виміру;

0<2)0(,)

- диференційна нелінійність іід = 1 - , де О,"1 та 0[2> -

VI VI

заряди, що знімаються з будь якої заданої пари детекторів при опроміненні їх потоком \У|, а 0|" та О™ - потоком W2;

- інерційність (постійна часу) т, що характеризує здатність детектора відпрацьовувати зміну густини досліджуваного об'єкту;

- післясвічення (що визначається величиною сигналу через 20 мс після закінчення збуджуючого імпульсу) - %/20 мс. .

Третя глава присвячена опису технології виготовлення тон-коплівкових полікрисгалічних фотоперетворювачів з гетероструктурою. В ній приведені також результати вивчення властивостей розроблених фотоперетворювачів.

Розроблена технологія включала слідуючі елементи: 1) виготовлення базових плівок гетеропереходів на основі сполук А2вБ та їх твердих розчинів методом термічного випаровування в квазізамкнутому об'ємі; 2) формування гетеропереходів та виготовлення зразків для досліджень.

Принциповою новизною розроблених фотоприймачів є: 1) підвищена радіаційна стійкість та стабільність за рахунок використання багатошарових гетероструктур з проміжними варизон-ними прошарками; 2) технологічна можливість одержання напе-редзаданої ділянки спектральної чутливості шляхом зміни базового матеріалу гетероструктури (сполуки А2В6 та їх тверді розчини -Сс^Бе,.*, гпхСё,.хВе, Ссі5ехТе,.х та інші). Деякі експлуатаційні па-

раметри фотоприймачів: керований діапазон спектральної чутливості - 200-900 нм; >_трумова монохроматична чутливість на довжинах хвиль 350, 650 і 850 нм, відповідно, А/Вт — 0,1; 0,35 і 0,4; постійна часу - 1 мкс; нелінійність люкс-амперної характеристики в діапазоні 10 -104лк, % -<10.

В четвертій главі наведені результати досліджень системи, що складається з шаруватих сцинтиляторів на основі сполук А2В7 та розроблених тонкоплівкових полікристалічних фотоперетворювачів.

Проведені дослідження при Т = 300 К світловиходу, спектрального розподілу рентгенолюмінесценції, кінетики при різних інтенсивностях збудження, коефіцієнту спектрального узгодження дозволили зробити вибір оптимальних сцинтиляторів для практичного використання - модифікованих, спеціально легованих кристалів С(ії2(Мп). Так, їх світловихід по відношенню до еталонного сцинтилятору Сэ1(Т1) (виміряний з допомогою Бі — фотодіоду) становить 200-300%, постійна часу затухання рентгенолюмінесценції т3 = 0,45 мс. Незалежність т3 в кристалах СсП2(Мп) і Сс1Вг2(Мп) від інтенсивності збудження свідчить про мономолекулярний механізм рентгенолюмінесценції. Розрахований з експериментальних досліджень коефіцієнт спектрального узгодження ас для системи С(312(Мп)-р-Си185/п-Сё8ехТе1.1( становив 0,94, що є близьким до гранично-можливого і свідчить про їх перспективність для створення комбінованих детекторів.

Експлуатаційні параметри КД створених на основі вище вказаної системи, становлять: рентгеночутливість (при Ееф=50 кеВ) -50-80 нА/см2'Р/хв; постійна часу — 450 мкс; післясвічення <0,1%/20 мс; оптимальний енергетичний діапазон 10-200 кеВ; диференційний опір > 106 Ом; ємність ~15 нФ/см2.

' ' Порівняння параметрів розроблених КД з закордонними ана-,.

логами (наприклад, фірми “Siemens", Німеччина) свідчить про їх конкурєнтоздатність і перспективність використання.

Фізико-технологічні принципи створення комбінованих детекторів для медичних рентгенівських комп'ютерних томографів, а також детекторів нового покоління в інтегральному виконанні викладені у п'ятій главі.

З використанням результатів попередніх глав були проаналізовані та обгрунтовані вимога до КД. Показано, що експлуатаційні параметри комбінованих детекторів повинні відповідати таким вимогам: Кш >0,8; г|д £ 2%; т < 10'4 с, час післясвічення ~0,1%/20 мс; динамічний діапазон >103 при ефективності поглинання випромінювання >90%.

Компонентами багатоелементної системи КД були промислові сиинтиллятори С5І(П) та розроблені тонкоплівкові фотоперетворювачі типу р-Си,05/п-2пхС(1 ,_х3е з наперед заданою областю спектральної чутливості, що дозволило одержати високий коефіцієнт спектрального узгодження ас = 0,92.

Параметри створених КД слідуючі: енергетичний діапазон 20150 кеВ; рентгеночутливість (при = 80 кеВ) ~6 мкА.см2Р/с; Кш—0,8; т)д<2%; т~10'4С; час післясвічення 0,1 - 0,5 %/20 мс. Рентген-амперна характеристика лінійна при квантовому потоці в діапазоні З'10а - 3-Ю11 квантсм"2с'\ •

Вказані КД були використані при виготовленні на основі модульного принципу першої вітчизняної 304-елементної лінійки детекторів для медичного комп’ютерного томографа.

Проведені в ведучих організаціях України та Росії випробування детекторів та аналіз одержаних результатів свідчать, що розроблена багатоелементна система придатна для використання в медичних комп'ютерних томографах, а КД за експлуатаційними параметрами конкурентоспроможні з відомими аналогами

(наприклад, німецьких фірм "Heinemann", "Siemens"), та значно перевершують їх за рівнем радіаційної стійкості.

Для реєстрації жорсткого іонізуючого випромінювання (Е^ф = 300 - 5000 кеВ) в технічних комп'ютерних томографах запропоновані КД на основі нових систем: CdW04+p-Cui 8S/n-ZnxCd,.xSe та ZnSe(Te)-fp-Cu^gS/n-ZnxCd^Se, експлуатаційні параметри яких знаходяться на рівні аналогів фірми "Disco", США.

Показана принципова можливість створення приладів нового покоління - комбінованих детекторів, які являють собою рентгено-чутливу структуру — напівпровідниковий сцинтилятор - фотоперетворювач з р-п-переходом, виконану інтегрально в межах одного напівпровідникового монокристалу сполук типу А2В6. Інтегральне виконання детекторів зумовлює їх підвищену надійність, та забезпечує розширення енергетичного діапазону іонізуючого випромінювання, що ефективно реєструється.

Перший додаток присвячений питанню створення сенсорного елементу ДРМ-2 для експонометрів промислових дефектоскопів. Принциповою особливістю такого елементу с тотожність його енергетичної характеристики та чутливості рентгенівської плівки в робочому енергетичному інтервалі. Останнє було досягнуто вибором відповідного напівпровідникового матеріалу елементу та варіацією його товщини. Розробка та впровадження у виробництво напівпровідникового експонометричного датчика ДРМ-2 дало змоіу автоматизувати роботу промислових дефектоскопів, оптимізувати якість рентгенограм та отримати значний економічний ефект.

, У другому' додатку описані властивості створеного універсальної ■ фотоприймача на основі полікристалічних рекристалізо-ваних шарів CdTe. Експлуатаційні параметри цього приладу перевершують своїх аналогів по ряду основних показників. Розроблений фоторентгеноприймач був успішно використаний в ІАЕ ім.

І.В.Курчатова РАН (м. Москва) для реєстрації потужних потоків лазерних променів та рентгенівського випромінювання високотемпературної плазми в установці термоядерного синтезу "Мишень-1".

О с нов 11 і_р_езу д ьтаті і_і_в и с н о вк и

1. Комплексні фізичні дослідження електричних, фотоелектричних, люмінесцентних властивостей в широкому діапазоні змін зовнішніх впливів (температури, напруги, інтенсивності та енергії іонізуючих випромінювань в умовах стаціонарного та імпульсного збудження) сучасних кристалічних сцинтиляторів та спектрально узгоджених з ними фотоприймачів на основі широкозошшх сполук А2В6 дозволили запропонувати деякі технічні рішення, що мають принципову новизну, характеризуються високою ефективністю, перспективні для практичного використання, частина з яких була впроваджена у виробництво. До них відносяться, наприклад:

- напівпровідниковий датчик ДРМ-2 для промислової рентгенівської експонометрі! та клінічної дозиметрії:

- швидкодіючий універсальний фоторентгеноприймач, який захищено авторським свідоцтвом СРСР №1005613;

- інтегральній детектор іонізуючих випромінювань, виготовлений за авторським свідоцтвом СРСР №1060035;

- монокристалічний сцинтилятор СсИ2(Мп) з великим світло-виходом, який захищено авторським свідоцтвом СРСР №1642863;

- нові типи КД, що за своїми експлуатаційними параметрами конкурентоспроможні з відомими аналогами, а за рівнем радіаційної стійкості значно їх перевершують.

2. Розроблено фізико-технологічні ’засади відтворюваної технології виготовлення високочутливих у короткохвильовому діапазоні гонкоплівкових полікристалічних фотоперетворювачів з ге-

терострукгурою на основі твердих розчинів гпхСсіЬх5е (0<х£і). Використання у вказаних структурах приповерхневих варизонних прошарків забезпечує підвищену ефективність фотоперетворення при низьких рівнях сигналів та кращу швидкодію (за рахунок зменшення струмів насичення та бар'єрної ємності відповідно).

3. Розроблені та досліджені багатоелементні комбіновані детектори іонізуючого випромінювання, перспективні для використання в рентгенівській комп'ютерній томографії, промисловій дефектоскопії, інших приладах радіаційної діагностики та моніторингу.

вих працях

1. Полупроводниковый датчик ДРМ-2 для промышленной рентгеновской экспонометрии /В.Д.Фурсенко, Н.М.Карпман, М.АМазин, Г.А.Федорус // Дефектоскопия.- 1978.-№8.-С.68-70.

2. Комащенко В.Н., Мазин М.А, Фурсенко В.Д. Свойства оптрон-ных преобразователей с гетерофотоэлементами рСи25(5е)-пС<і5(5е) при возбуждении сцийтиллятора рентгеновским излу-чением//Дефектоскопия.-1979.-№4.-С.110-111.

3. Полупроводниковый датчик ДРМ-2 в клинической радиометрии / В.В.Драник, Г.Н-Коваль, М.А.Мазин, В.Д.Фурсенко // Медицинская радиология.-1981.-№12.-С.52-54.

4. О возможности создания многоканальной системы комбинированных детекторов СэЦП)-*-рСи25е(5)-пС(іЗе(5) для вычислительной рентгеновской томографии /СМ.Игнатов, А.И.Лейченко, М.АМазин и др. // Дефектоскопия.-1984.-№2,-С.10-14.

/ ■

5. Фотоприемник широкого спектрального диапазона на основе поликристаллического теллурида кадмия / М.А.Мазин, А.М.Павглец, С.А.Сыпко, В.Д.Фурсенко // Полупроводниковая

техника и микроэлектроника.-1985.-№8.-С.93-95.

6. Полупроводниковая система сцинтиллятор ZnSe(Te) - гетерофотоприемник pCu2S/nZnxCdt.xSe для регистрации ионизирующего излучения /О.П.Вербицкнй, В.Н.Комащенко, М.А.Мазин и др. // Сб. научн. тр. "Синтез и исследование оптических материалов".-1987.-№19.-С.29-33.

7. Рентгеночувствительные гетероструктуры на основе соединений А2В6/А.Ю.Аветиков, П.П.Горбик, МАМазин // Электронная техника, сер. 6. Материалы,-1989.-Вып.1.-С.37-38.

8. Линейка детекторов для вычислительного рентгеновского томографа / В.Н.Комащенко, Е.Б.Круликовская, М.АМазин и др. // Техн. диагн. и неразр. контроль.-1990.-№4.-С.85*87.

9. Физико-химические исследования поликристаллических твердых растворов ZnxCd,.xSe / ЛДБуденная, И.В.Дубровин, МАМазин и др.// Изв. АН СССР. Неорг. материалы.-1990.-Т.26, №6.-С,1177-1180.

Ю.Комбинированные детекторы ионизирующего излучения на основе широкозонных слоистых кристаллов и кремниевых фотодиодов / АБ.Лыскович, Б.АБеликович, М.А.Мазин и др. // Техн. диагн. и неразр. контроль.-1990.-№2.-С.34-39.

11.Исследование свойств системы кристаллофосфор CdBr2(Mn) -полупроводниковый фотоприемник с гетероструктурой n-CdSe-

■ CdSexTe,_x/p-Culi8S / АБ.Лыскович, В.А.Беликович, М.А.Мазин и др.//Оптоэлектроника и полупроводниковая техника.-1992.-Вып.24.-С.45-48.

12.Преобразование бета-излучения тонкопленочными гетероструктурами /П.П.Голокоз, АВ.Коваленко, МАМазин и др.// Оптоэлектроника и полупроводниковая техника,- 1995.-Вып.30.-С.58-63.

13.Prokopenko I.V., Mazin М.А., Lytvyn P.M. Analysis of planar structural inhomogeneity in semiconductor single crystals by X-rays

diffractometry. // Proc. of the Intern. Autumn School-Conf. for Young Scientists "Solid State Physics: Fundamentals & Applications" (SSPFA'95), -Uzhgorod, 1995.-P.L51-L58.

14.A.C. СССР №100567, кл H Olh 31/18. Способ получения по-ликристаллических рекристаллизованных фотопроводящих слоев на основе соединений типа А2Вб /САСыпко, АМ.Павелец, МАМазин и др.// 1983.

15.А.С. СССР №1060035, кл G 01 Т 1/20.0. Устройство для регистрации ионизирующих излучений / В.Н.Комащенко, Е.Б.Круликовская, МАМазин и др. // 1983.

16.АС. СССР №1642863, кл. G 01Т 1/202. Сцинтиллятор / АБ.Лыскович, Б.АБеликович, МАМазин и др. // 1990.

17.Анализ свойств комбинированных детекторов для рентгеновской вычислительной томографии / В.Н.Комащенко, Е.Б.Круликовская, МАМазин и др. // Тез. докл. III Всес. симп. по вычислительной томографии.-Киев, 1987.-С.14-15.

18.Полупроводниковые приемники УФ-диапазона /Ю.Н. Бобренко,

С*

К.В.Колежук, МАМазин и др.//Матер.1У Всес. конф. "Электронные датчики — СЕНСОР-91 ".-Л-Д.-1991.- с.95.

^.Комбинированные детекторы ионизирующего излучения на основе широкозонных слоистых кристаллов и тонкопленочных гетерофотопреобразователей / В.Н.Комащенко, КДКолежук, МАМазин и др. // Тез. докл. Межгосударств. конф. "Сцинтиллятору-93", ч.2.-Харьков, 1993.-С. 19-20.

SUMMARY

/

Mazin МА Study of a scintillator - semiconductor photodetector

system and development of ionizing radiation detectors (manuscript).

The technical sciences candidate (Ph.D.) thesis on speciality

05.27.03 - Technology, Equipment and Production of Materials and

Devices for Electronic Engineering. Institute of Semiconductor Physics, National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 1997.

Both experimental and theoretical investigations of the system components scintillation, kinetic and photoelectrical properties enabled us to formulate reasons for choosing optimum pairs to design combined detectors. ]

Specifically developed thin-film photoconverters served as photodetectors. They involved copper chalkogenide - wide-band-gap II - VI compound heterostructures with graded-band-gap base regions. Their radically novel features included high radiation stability, as well as a predetermined spectral characteristic region which could be tecnologi-cally controlled. Cadmium halogenide layered crystals (such as CdI2(Mn) - see Author’s Certificate USSR (SU) 1642813, CWO, BGO, ZnSe(Te)) served as scintillators. The developed combined detectors are competitive in parameters with foreign analogs (e.g., those produced by Siemens, Germany).

Both physico-technological and metrological basics of combined detectors production for tomographs were developed. Starting from commercial CsIfTl) scintillators and thin-film photodetectors, we have fabricated the first home-made detector strip for a medical x-ray computer tomograph.

The reasons were formulated for choosing semiconductor materials to be used in a sensor element of a x-ray exposure meter. А ДРМ-2 sensor has been designed, studied and applied in the exposure meters of commercial flaw detectors.

АННОТАЦИЯ

МАЗИН M.A. "Исследование системы сцинтиллятор - полупроводниковый фотоприемник й разработка детекторов ионизирующей радиации" (рукопись).

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.27.03. - технология, оборудование и производство материалов и приборов электронной техники. • Институт физики полупроводников НАН Украины, Киев, 1997.

Экспериментальные и теоретические исследования сцинтил-ляционных, кинетических и фотоэлектрических свойств компонентов системы позволили обосновать выбор оптимальных пар для создания комбинированных детекторов (КД).

Фотоприемником служили специально разработанные тонкопленочные фотопреобразователи с гетероструктурой типа халько-генид меди - широкозонные соединения А2В6 с варизонной базовой областью. Они обладали принципиальной новизной - технологически управляемой, заранее задшной областью спектральной характеристики и высокой радиационной стойкостью. Сцинтилляторами были слоистые кристаллы галогенида кадмия (в т.ч. С<И2(Мп) по а/с СССР 1642813), СШО, ВСО, 2пЗе(Те). Созданные КД по параметрам оказались конкурентноспособными по отношению к зарубежным образцам (например, фирмы "Сименс").

Разработаны физико-технологические и метрологические основы создания КД для томографов. На основе промышленных сцинтилляторов Сз1(П) и тонкопленочных фотоприемников создана первая отечественная линейка детекторов для медицинского рентгеновского компьютерного томографа.

Разработан, исследован и внедрен в промышленной рентгеновской экспонометрии и клинической диагностике полупроводниковый датчик ДРМ-2.

Ключові слова: сцинтилятор, напівпровідниковий фотоприймач, комбінований детектор, іонізуюче випромінювання, комп'ютерний томограф, рентгенівський експонометр.