Jump to content

    

Алмазный детектор

Вот, что получается его зарядили до 200 В, при емкости 4 пФ он несет 800 pQ. При импульсном нейтронном потоке этот заряд уменьшится (погасится зарядом альфа частицами) - и мы должны вот эту дельту преобразовать.

держите 200В (а может и меньшего напряжения будет достаточно?) всё время и интегрируйте ток. причём если точно знаете когда именно приходит нейтронный поток, все измерения до и после можно использовать для вычисления смещения.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Почитал я все выше написанное и понял, что Вы не совсем понимаете, как ваш детектор работает.

Если у Вас безбарьерный детектор (с p-n переходом пока серийно не делают, насколько я знаю), то работает он на тех же принципах, что и фоторезистор. То есть нейтрон взаимодействуеют с атомами алмаза и рождает электронно-дырочные пары, которые в свою очередь, создают электрический ток через кристалл.Поэтому Вам надо измерять ток.

 

Откуда у Вас беруться альфа частицы?

Откуда у Вас берется заряд (нейтрон - не имеет заряда)?

 

Дальше надо определиться, что измерять: энергию нейтрона или их количество.

Если количество, то требования по входному каскаду можно сильно снизить.

 

Размещать усилитель рядом с детектором в данном случае не очень хорошая идея, т.к. радиационная стойкость вашего кремниевого усилителя на порядки меньше алмаза, и какой тогда смысл мучиться с алмазом и платить немалые деньги. Может так случиться, что детектировать нейтроны начнет сам усилитель.

 

Усилитель Вам нужен именно преобразователь ток в напряжение или интегратор со сбросом.

С шумами бороться выбором компонентов и охлаждением на элементах Пельтье, можно даже жидким азотом, как в рентгеновских энергодисперсионных детекторах.

 

Есть еще предложение не заморачиваться и купить детектор с усилителем например тут

http://www.ural-almaz.com.ru/product2.html

Share this post


Link to post
Share on other sites
Почитал я все выше написанное и понял, что Вы не совсем понимаете, как ваш детектор работает.

Если у Вас безбарьерный детектор (с p-n переходом пока серийно не делают, насколько я знаю), то работает он на тех же принципах, что и фоторезистор. То есть нейтрон взаимодействуеют с атомами алмаза и рождает электронно-дырочные пары, которые в свою очередь, создают электрический ток через кристалл.Поэтому Вам надо измерять ток.

 

Откуда у Вас беруться альфа частицы?

Откуда у Вас берется заряд (нейтрон - не имеет заряда)?

 

Дальше надо определиться, что измерять: энергию нейтрона или их количество.

Если количество, то требования по входному каскаду можно сильно снизить.

 

Размещать усилитель рядом с детектором в данном случае не очень хорошая идея, т.к. радиационная стойкость вашего кремниевого усилителя на порядки меньше алмаза, и какой тогда смысл мучиться с алмазом и платить немалые деньги. Может так случиться, что детектировать нейтроны начнет сам усилитель.

 

Усилитель Вам нужен именно преобразователь ток в напряжение или интегратор со сбросом.

С шумами бороться выбором компонентов и охлаждением на элементах Пельтье, можно даже жидким азотом, как в рентгеновских энергодисперсионных детекторах.

 

Есть еще предложение не заморачиваться и купить детектор с усилителем например тут

http://www.ural-almaz.com.ru/product2.html

Я знаю эту контору. Дело в том, что необходимо фиксировать поток (то есть количество именно быстрых нейтронов). А детектор работает на принципе ядерной реакции - быстрый нейтрон взаимодействует с ядром углерода - происходит развал ядра на бериллий и альфа частицу. Используется именно этот физический эффект - а он происходит, если энергия нейтрона больше 10 МэВ. По крайней мере лучшего для мониторирования быстрых нейтронов я ничего не видел. Эффективность алмазногодетектора 2-5% - то есть он фиксирует только 2-5% потока - но и этого количества вполне достаточно для управления.

 

Охлаждение Пельтье, жидкий азот и прочее в скважинных условиях не работают. Ну а то, что можно купить это понятно - стоит задача сделать лучше и на других принципах.

 

Думаю все таки будем использовать DDC112 - снимем его характеристику при прогоне температуры +120С и будем использовать ее как поправку, а так как известно, когда пройдет поток нейтронов - остальные измерения будем использовать для анализа смещения.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Плюс делайте переполюсовку напряжения на самом детекторе. Тогда легко отличите входной ток усилителя от сигнала детектора.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Плюс делайте переполюсовку напряжения на самом детекторе. Тогда легко отличите входной ток усилителя от сигнала детектора.

Спасибо - мы как раз хотели еще переплюсовку делать, что бы избежать поляризации детектора. Но это уже тонкости. Ладно как поставим эксперимент отпишу.

Share this post


Link to post
Share on other sites
А детектор работает на принципе ядерной реакции - быстрый нейтрон взаимодействует с ядром углерода - происходит развал ядра на бериллий и альфа частицу.

 

А откуда у Вас заряд берется? Альфа частица улетает в окружающее пространство и создает заряд?

Закон сохранения заряда знаете?

 

Если Вы конкретно решили регистрировать именно заряд, то 200В будут только мешать, создавать наведенный ток от внешнего альфа, бета, гамма и пр. излучения.

Измерение заряда альфа частиц DDC112 - достойная задача:).

 

И всетаки это ток.

 

Переполюсовка от того, что Вы называете "поляризацией" не спасет.

Share this post


Link to post
Share on other sites
А откуда у Вас заряд берется? Альфа частица улетает в окружающее пространство и создает заряд?

Закон сохранения заряда знаете?

 

Если Вы конкретно решили регистрировать именно заряд, то 200В будут только мешать, создавать наведенный ток от внешнего альфа, бета, гамма и пр. излучения.

Измерение заряда альфа частиц DDC112 - достойная задача:).

 

И всетаки это ток.

 

Переполюсовка от того, что Вы называете "поляризацией" не спасет.

Альфа частица никуда не улетает - у нее в материалах прохождение мкм - но зато она эффективно ионизирует - то есть создает пары - дырки и электроны. А напряжение придает вектор движения - образуется течение заряда - то есть ток. Эффект возникает при энергии у нейтрона больше 10 МэВ. Почему Вы говорите, что переплюсовка не спасет от поляризации - очень даже судя по источникам. Но мне кажется, что при таких загрузках и эффекта поляризации даже не будет.

Весь вопрос в том - справится эта микросхема с таким импульсным током или нет. Решили взять DDC114 - там 2 в одном корпусе - фиксировать заряд с датчика и просто емкости расположенной рядом - потом коды вычитать - таким образом уйдем от наводки и дрейфа температурного.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Весь вопрос в том - справится эта микросхема с таким импульсным током или нет. Решили взять DDC114 - там 2 в одном корпусе - фиксировать заряд с датчика и просто емкости расположенной рядом - потом коды вычитать - таким образом уйдем от наводки и дрейфа температурного.

там тока-то 1пКл за 1мкс = 1мкА. А входы вроде до 750мкА пережить могут.

ну и всегда можно просто RC цепочкой этот импульсный ток размазать по времени, измеряется-то всё равно заряд. 100кОм & 100пф на входе там не сильно шумы увеличат. А 1мкс импульсные токи на порядок уменьшат.

два ацп в одном корпусе могут помочь с измерением помехи, но вот на одинаковость температурных дрейфов я бы не надеялся.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
там тока-то 1пКл за 1мкс = 1мкА. А входы вроде до 750мкА пережить могут.

ну и всегда можно просто RC цепочкой этот импульсный ток размазать по времени, измеряется-то всё равно заряд. 100кОм & 100пф на входе там не сильно шумы увеличат. А 1мкс импульсные токи на порядок уменьшат.

два ацп в одном корпусе могут помочь с измерением помехи, но вот на одинаковость температурных дрейфов я бы не надеялся.

А дрейф - технологически если топологию входов сделать - входы наверно идентично плывут - одновременно если два запускать. Про заряд вы правы - размазать заряд по времени интегрирования. Ну и это же инвертирующий вход - то есть в нашем случае фактически земля - то есть датчик будет работать в режиме короткого замыкания.

Edited by NNikolaev

Share this post


Link to post
Share on other sites
Есть такой опыт... С IVC102. Входной ток там порядка нескольких десятков фА. Но он стабильный, и его удалось скомпенсировать до сотен аттоампер. Основные проблемы - качественная отмывка платы и шумы. Быстро такое измерять... сомнительно. Есть на этом же принципе с прицепленным сзади АЦП (Вам уже на них указывали). Есть еще (не помню точно, как называется) сестричка IVC с меньшими шумами.

 

Он с нейтронов того, быстро со стабильностью распрощается (на таком уровне, конечно).

Share this post


Link to post
Share on other sites
А напряжение придает вектор движения - образуется течение заряда - то есть ток.

Теперь осталось докопать в сторону темнового тока и лавинного размножения носителей заряда.

 

Почему Вы говорите, что переплюсовка не спасет от поляризации - очень даже судя по источникам. Но мне кажется, что при таких загрузках и эффекта поляризации даже не будет.

Это зависит от типа регистрируемого излучения и его энергии.

В вашем случае если детектор поляризуется, то поляризуется надолго и весь.

А насколько это будет влиять это на ваши измерния и как быстро будет релаксировать обратно покажет эксперимент.

 

Решили взять DDC114 - там 2 в одном корпусе - фиксировать заряд с датчика и просто емкости расположенной рядом - потом коды вычитать - таким образом уйдем от наводки и дрейфа температурного.

Имеет право на жизнь, только сомневаюсь, что от наводки Вы так просто избавитесь (это зависит от наводки).

С током справится, но защита от пробоя детектора нужна обязательно.

С RC цепочкой рискуете получить самовозбуждение интегратора, надо RCR.

 

Он с нейтронов того, быстро со стабильностью распрощается (на таком уровне, конечно).

Скорее с жизнью. Выносить однозначно.(вперед ногами :))

А там сразу емкость кабеля и прочие проблемы поджидают.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Я так понимаю, что на зарядовые датчики емкость кабеля практически не влияет (конечно выносить надо в районе 200...300 мм от мишени). Вот например ОУ стоит в 250 мм от мишени - прибор работает с 2009 года и ни одного отказа не было по радиационному поражению и накопленной дозе. Но тут АЦП конечно потоньше изделие - вообщем я думаю эксперимент и защита водородом с бором и железом думаю спасет.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Ой, это я сморозил - конечно же альфа частица положительный несет заряд. Ну резистивная состовляющая у него больше - я думаю 50 МоМ. У этого АЦП - он преобразует положительный заряд -так это что надо питать отрицательным его напряжением что ли?! Вот, что получается его зарядили до 200 В, при емкости 4 пФ он несет 800 pQ. При импульсном нейтронном потоке этот заряд уменьшится (погасится зарядом альфа частицами) - и мы должны вот эту дельту преобразовать. Вообщем что то вроде дифференциального зарядового усилителя просится. А есть ли такое в природе?!

Альфа-частицы попадают на обе обкладки датчика и разность потенциалов не должна получаться. Изменяется только общий заряд кристалла относительно общей шины. Кроме этого, положительный заряд будет накапливается и в объёме кристалла, величина которого будет постоянно расти.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Я так понимаю, что на зарядовые датчики емкость кабеля практически не влияет (конечно выносить надо в районе 200...300 мм от мишени).

 

Практически линейно снижает сигнал-шум.

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Я так понимаю, что на зарядовые датчики емкость кабеля практически не влияет (конечно выносить надо в районе 200...300 мм от мишени).

даташит на ddc114, стр. 6 первый же график - шум от ёмкости, 20...30пФ ничего не меняет, особенно учитывая что при +125С там сосвсем не эти шумы будут точность определять.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this