Функционально-интегрированные структуры пиксельных координатных детекторов ионизирующего излучения

Регистрация и индетификация различного вида излучений является важной задачей в физике высоких энергий, ВПК, медицине. Для этих целей используют различную измерительную технику, весомую нишу в которых занимают полупроводниковые детекторы.

Твердотельные полупроводниковые детекторы повсеместно используются благодаря возможности создания радиостойких, высокочувствительных и высокоточных матриц детекторов. Точность измерения достигается разделением структуры на строки и столбцы, с которых считываются координаты попадания. Типичным примером таких детекторов являются 2-ух стриповые детекторы. Они довольно громоздки, требуют большой вычислительной и обрабатывающей внешней электроники, и  обладают низким быстродействием.

Одним из решений данной проблемы является использование “флип-чип” технологии. При этом попиксельно соединяются две различные матрицы, в одной из которых происходит детектирование, а в другой считывание и обработка сигнала. Однако, данный детектор обладает высокой стоимостью и сложностью технологии соединения пикселей двух матриц. Кроме того, дальнейшее уменьшение размеров пикселя детектора трудно выполнимо.

Другим решением данной проблемы может служить использование функционально-интегрированных структуры пиксельных координатных детекторов. Данные структуры реализуется на СБИС технологии. При этом предполагается детектирование и обработка сигнала в одной технологической ячейке СБИС. Всю ячейку детектора  в этом случае изготавливают в одном технологическом маршруте. Для одновременного считывания 2-ух координат предлагается использовать двухэмиттерные биполярные транзисторы. Усиление сигнала в этом случае будет происходить благодаря транзисторному эффекту и для этого не требуется использование дополнительной электроники. Цена таких структур будет ниже детекторов изготовленных по технологии “флип-чип”, при этом параметры детектора будут отвечать современным требованиям. Для регистрации излучений различных энергий, требуется использование и различных материалов детектора.

На основе проведенного анализа, для регистрации ионизирующего излучения предлагается использование функционально-интегрированных структуры пиксельных координатных детекторов изготовленных на СБИС технологии.