Регистрация / Вход
Прислать материал

Создание гибридных пиксельных детекторов большой площади на основе сенсоров из модифицированного арсенида галлия GaAs:Cr и микросхем считывания Medipix3RX для источников синхротронного излучения и источников нейтронов (GALAPAD-2).

Докладчик: Шелков Георгий Александрович

Должность: ведущий научный сотрудник

Цель проекта:
Создание прототипа гибридных матричных (пиксельных) детекторов большой площади на основе сенсоров из модифицированного арсенида галлия GaAs:Cr и микросхем считывания Medipix3RX, работающих в режиме счета фотонов. Площадь чувствительной поверхности детекторов составит 84х28 мм2 при размере пикселя 55х55 мкм2. Общее число каналов 786432.

Основные планируемые результаты проекта:
В результате выполнения проекта будут созданы действующие прототипы матричных (пиксельных) детекторов с площадь чувствительной поверхности детекторов (84х28)мм2 при размере единичного элемента (пикселя) (55х55) мкм2. Энергетическое разрешение детекторов должно быть лучше 1 кэВ в области 10-100 кэВ. Детекторы должны иметь размер нечувствительной области на краю сенсорной пластины менее 50 мкм. Расстояние между микросхемами Medipix3RX в гибридной сборке должно быть не более 50 мкм. Количество неприсоединенных пикселей должно быть не более 5%. Электроника считывания должна обеспечивать скорость чтения данных с детектора Double-HEXA не менее 1000 кадров/с.
При создании указанных детекторов получит дальнейшее развитие технология изготовления уникального материала - допированного хромом арсенида-галлия (GaAs:Cr) из кристаллов диаметром 100 мм. При сборке детекторов будет использована уникальная матричная микросхема считывания Medipix3RX, работающих в режиме счета фотонов. В мире не существует детекторов, обладающих такими характеристиками.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Детектор предназначен для детектирования синхротронного и нейтронного излучения и получения рентгенографических и нейтронографических изображений. При достижении поставленных целей будет создан уникальный энергочувствительный детектор изображения для рентгено и нейтроно графии с высоким пространственным разрешением (до 50 мкм). Детектор может стать основным элементом для создания новых приборов для рентгено и нейтронография для медицины, геологии, исследований на пучках синхротронов излучения и нейтронов.

Текущие результаты проекта:
В результате совместных работ ученых Объединённого института ядерных исследований, (ОИЯИ г.Дубна) и Томского государственного университета (ТГУ), выполненных в 2006-2008 годах было показано, что созданый в ТГУ новый материал - допированный хромом арсенид-галлия (GaAs:Cr) является перспективным материалом для чувствительного элемента (сенсора) детекторов элементарных частиц и гамма-квантов. В сотрудничестве с группой коллаборации Medipix (ЦЕРН, Швейцария) был создан и успешно исследован первый действующий матричный (пиксельный) детектор с размером (14х14)мм2, состоящий из сенсора из GaAs:Cr содержащего 65536 элементов (пикселей) размером (55 х 55) мм и микросхемы электроники Medipix. Было показано, что этот детектор обладает значительно большей эффективностью регистрации рентгеновских гамма квантов чем детектор с сенсором из кремния той же толщины. В 2011 году к работам подключились немецкие ученые из центра "Немецкий электронный синхротрон DESY (г.Гамбург), Технологического института (KIT г.Карлсруе) и Фрайбургского научно-исследовательско центра материалов (FMF, г.Фрайбург). В результате совместных работ к 2013 году были созданы и успешно исследованы пиксельный детекторы с размером чувствительной области (42х28)мм2.