ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

ПОДРОБНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Заявку на получение дополнительной информации по этому проекту можно заполнить здесь.

Номер

72-048-02

Наименование проекта

GaAs детекторы, чувствительные к единичным заряженным частицам и квантам ионизирующего излучения

Назначение

Регистрация единичных квантов рентгеновского и гамма излучений.

Рекомендуемая область применения

Детекторы будут использованы в различных областях науки, техники, технологии, промышленности, транспорта и медицины для построения систем цифрового изображения в рентгеновских, бета и гамма лучах.

Описание

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Детектор включает: чувствительный элемент, электронику съёма и обработки информации, элементы компоновки. Чувствительный элемент представляет линейку микрополосковых либо пиксельных детекторов с пассивнымиR,Cэлементами для подачи напряжения смещения и съёма информации. Электроника съёма и обработки информации представляет БИС, содержащую адекватную линейку трансимпедансных усилителей, компараторов, счётчиков и мультиплексор, схему синхронизации и управления. Элементы компоновки включают монтажную керамическую плату, соединительные адаптеры .

Рентгеновское, беталибо гамма излучение после прохождения через объект исследования проецируется на чувствительный чип детекторной линейки, вызывая в отдельных микрополосках появление импульсов тока при поглощении каждого кванта. Импульс тока амплитудой~1 мкА, сформированный в К-том канале детекторной линейки, усиливается в К-том канале трансимпедансного усилителя и вызывает срабатывание К-того компаратора. Последний нагружен на К-тый счётчик импульсов, находящийся в БИС. Таким образом фиксируется факт поглощения кванта либо прохождения заряженной частицы. В течение времени формирования кадра счётчик накапливает число импульсов тока, равное числу квантов излучения, попадающих за один кадр в К-тую ячейку детекторной линейки. По завершении времени действия кадра показания счётчика с помощью мультиплексора уплотняются и записываются в память ЭВМ. Счётчики обнуляются и к началу нового кадра подготовлены к новому счёту квантов излучения. Изображение формируется по числу квантов излучения, определяющих яркость точки на экране монитора ЭВМ.

Ключевой проблемой является формирование чувствительного чипа большой площади с однородными электрофизическими характеристиками и согласование с БИС электроники считывания.

Коммерческий и технический успех заложены в уникальной технологии полуизолирующих структур на основе GaAs с глубокими центрами, пригодных для регистрации ионизирующих излучений. Глубокая научная проработка этого направления позволила создать технологию получения полуизолирующего GaAs не имеющего мировых аналогов. Технология позволяет локально либо по всей площади и толщине пластины стандартного электронного GaAs управляемо сформировать структуру с высокоомными слоями заданной конфигурации. Технология легирования позволяет в результате экранировать влияние собственных дефектов и неконтролируемых примесей, а изменение градиента концентрации компенсирующих примесей - управляемо сформировать полуизолирующие слои с различным типом проводимости и область объёмного заряда между ними. Это обеспечивает контроль за распределением напряженности электрического поля в структуре и обуславливает ряд новых свойств созданного материала. Свойства такого GaAs анализируются с позиций системы с низкой электронной плотности, для которой существенным становится учёт нелинейных эффектов. В таких системах отсутствует дебаевское экранирование и становятся неприменимыми общепринятые представления о носителях заряда как идеальном газе. Сильное (неэкранированное) кулоновское взаимодействие может проявляться в существовании нелинейных по плотности носителей заряда эффектов, что существенно изменяет картину транспорта в сильном электрическом поле неравновесных носителей заряда, возникающих при ионизационных потерях в детекторных структурах в сравнении с общепринятой дрейфовой моделью. Это обуславливает более высокую чувствительность. GaAs как базовый материал микроэлектроники имеет несомненные преимущества, поскольку обладают в 10-20 раз большим коэффициентом поглощения в указанном диапазоне энергий. В мировой практике используется промышленный полуизолирующий GaAs, однако неконтролируемое фоновое распределение примесей обуславливает мозаичное хаотическое распределение высокоомных областей с различным типом проводимости и как следствие низкую чувствительность детекторов.

Преимущества перед известными аналогами

Более высокие радиационная стойкость и чувствительность.

Стадия освоения

Опробовано в условиях опытной эксплуатации

Результаты испытаний

Соответствует технической характеристике изделия (устройства)

Технико-экономический эффект

Дозовая радиационная нагрузка при этом может быть снижена в 100 раз. Экономический эффект - 8990 тыс.руб. за первые 3 года производства.

Возможность передачи за рубеж

Возможна передача за рубеж

Дата поступления материала

30.10.2002

Инновации и люди

У павильонов Уральской выставки «ИННОВАЦИИ 2010» (г. Екатеринбург, 2010 г.)

Мероприятия на выставке "Инновации и инвестиции - 2008" (Югра, 2008 г.)

Открытие выставки "Малый бизнес. Инновации. Инвестиции" (г. Магнитогорск, 2007 г.)

Демонстрация разработок на выставке "Малый бизнес. Инновации. Инвестиции" (г. Магнитогорск, 2007 г.)