Регистрация / Вход
Прислать материал

«Разработка
детекторов ядерных излучений (рентгеновского, гамма, нейтронного и альфа)
на основе многослойных алмазных структур с мультислоями наноразмера»

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.740.11.0048
Организация
АО "ГНЦ РФ ТРИНИТИ"
Руководитель работ
Родионов Николай Борисович

Информация отсутствует

Этапы проекта

1
15.06.2009 - 10.09.2009
Изготовлены многослойные алмазные структуры методом гомоэпитаксии.
  Подготовлено оборудование и закуплены материалы.
Развернуть
2
11.09.2009 - 10.12.2009
Исследована структура гомо-эпитаксиальных пленок и состав примесей методами рентгеновской, катодо- и фото-люминесценции, а также по спектрам фотопроводимости. Показано, что неоднородность в картинах фотолюминесценции и рентгеновской люминесценции указывает на корреляцию плотности содержания дефектов в выращенных пленках с исходной плотностью дефектов в подложках.
Трудности получения чувствительных элементов детекторов ионизирующих излучений на базе CVD слоев алмаза IIa на подложках HPHT алмаза IIb типа с большим содержанием бора связаны с высокой блочностью и дефектностью подложек. Дефектность подложки наследуется CVD слоем, что ухудшает ее счетные характеристики, в особенности при регистрации проникающих излучений. Показана высокая чувствительность осаждаемого CVD слоя к отклонению кристаллографической ориентации поверхности подложки от ориентации {001}.
Показано что метод HPHT, позволяет получать подложки (не сильно легированные бором IIb типа) с очень высокой степенью кристаллического совершенства, а методы CVD роста, позволяют, на подобных подложках, получать высокочистые слои IIa алмаза, которые должны позволить создание чувствительного элемента датчика ионизирующих излучений нового поколения.
Показаны пути решения получения подложек IIb типа, подходящих для решения поставленной задачи.
  Проведено тестирование детекторных свойств исследуемых подложек и показано, что чувствительность CVD алмазных пленок к стационарному и импульсному рентгеновскому и гамма излучению, находится в прямой корреляции с кристаллографическим качеством и примесным составом подложек. В ряде случаев чувствительность CVD пленок превосходит чувствительность подложек. Данный материал может быть успешно использован во многих приложениях алмазных детекторов.
Подготовленные установки для измерений альфа излучения обеспечивают требуемые параметры для проведения альфа тестов.
Проведен полный патентный поиск в области использования алмаза, в качестве чувствительного элемента детектора ионизирующих излучений за период 1972-2009 годы по российским и зарубежным патентным источникам и патентно-информационным изданиям. Анализ показал, что наибольший интерес к алмазным детекторам проявляется в РФ, США, Японии, Европейских странах. Интерес к алмазному материалу для разработки и создания детекторов ионизирующих излучений, прежде всего, определяется его уникальными свойствами.
Подготовлены научно-методические материалы для создания учебных пособий по распространению ионизирующих излучений и радиационной безопасности, предназначенные для для подготовки студентов по радиационной безопасности при работе на «Стенде нейтронной диагностики» ФГУП «ГНЦ РФ ТРИНИТИ».
Развернуть
3
01.01.2010 - 01.06.2010
1. Разработан технологический цикл изготовления детекторов ядерных излучений на основе алмазных структур методом гомоэпитаксии на подложках из монокристаллического синтетического алмаза, который включает следующие этапы:
а) изготовление алмазного материала электронного качества;
б) предварительный анализ состояния поверхности кристаллов алмаза и степени дефектности кристалла;
в) химическая и термическая обработка кристаллов;
г) нанесение контактов и монтаж детектора.
2. Проведено исследование детекторных свойств алмазных пленок, выращенных на синтетическом материале типа Ib с умеренным содержанием азота в форме С дефекта. Первичные тесты изготовленных детекторов показали высокую чувствительность детекторов к УФ и рентгеновскому излучениям. Причиной лучшего качества пленок на искусственных подложках типа Ib является меньшая плотность дислокаций в этом материале.
3. Изготовлены детекторы на основе высокочистого синтетического алмазного материала. Первичные тесты детекторных структур на этом материале показали хорошие, но нестабильные результаты, так как при облучении проявились эффекты медленной поляризации. После глубокого вакуумного отжига при температуре 1600оС поляризация детекторов была практически подавлена. В результате детектор работает в спектрометрическом режиме с высоким разрешением до 2%.
4. Разработана конструкторская документация на планарный детектор и на детектор в коаксиальном исполнении.
5. Проведена калибровка монитора SQM-160 и подготовлен аппарат ультразвуковой микросварки к работе.
Развернуть
4
11.06.2010 - 10.12.2010
1. Проведено измерение детекторных свойств созданных многослойных алмазных структур при облучении образцов стационарным и импульсным рентгеновским, гамма и альфа излучением.
2. Проведено исследование детекторных свойств алмазных структур при облучении нейтронами.
Развернуть
5
01.01.2011 - 10.06.2011
1. Разработаны спектрометры нейтронного, альфа и гамма излучений.
2.Разработана конструкторская документация на спектрометры
Развернуть
6
11.06.2011 - 01.09.2011
1. Проведены испытания образцов детекторов ядерных излучений.
2. Проведены испытания спектрометров нейтронного, альфа и гамма излучений.
3. Разработана программы внедрения результатов и разработанных в процессе выполнения НИР методик в образовательный процесс.
Развернуть

Программа

Программа "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы

Программное мероприятие

1.1 Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров
Продолжительность работ
2005, 1 мес.
Бюджетные средства
0,36 млн
Организация
ИЯФ СО РАН
профинансировано
Тема
Научно-методическое и организационно-техническое обеспечение проведения VII национальной конференции «Применение рентгеновского, синхротронного излучений, нейтронов и электронов для исследования наноматериалов».
Продолжительность работ
2009, 5 мес.
Бюджетные средства
0,5 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка методов получения монокристаллических алмазных пластин высокой химической чистоты и высокого кристаллического совершенства для рентгеновских монохроматоров и высокотемпературной электроники.
Продолжительность работ
2011 - 2012, 20 мес.
Бюджетные средства
18,2 млн
Количество заявок
5
Тема
Экспериментальные и расчетно-теоретические исследования класса benchmark распространения проникающих ядерных излучений в металлах и корреляции макрохарактеристик переноса и микросечений взаимодействия излучений с веществом на установке: "Нейтронный исследовательский реактор для материаловедения (ОР-М) (рег. № 01-31)"
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
1 млн
Количество заявок
1
Тема
Проведение научных исследований научными группами под руководством докторов наук по следующим областям: - многофункциональное приборостроение для промышленных систем управления; - ядерно-энергетические установки нового поколения; - установки и технологии на основе мощного импульсного нейтронного и гамма излучений
Продолжительность работ
2010 - 2012, 27 мес.
Бюджетные средства
0 млн
Количество заявок
10
Тема
Проведение научных исследований научными группами под руководством докторов наук в следующих областях: - многофункциональное приборостроение для промышленных систем управления; - ядерно-энергетические установки нового поколения; - установки и технологии на основе мощного импульсного нейтронного и гамма излучений
Продолжительность работ
2011 - 2013, 30 мес.
Бюджетные средства
0 млн
Количество заявок
26