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硅PIN辐射探测器
2021-05-19
硅PIN探测器，主要应用于对带电粒子和高能射线的探测及能谱分析，现已取代金硅面垒型探测器，是市场的主流产品。中国工程物理研究院电子工程所和材料研究所在国家重点研发计划“高分辨耐辐照硅探测器的研发与产业化应用”项目的支持下，成功地研制了耐高压和高能量分辨两款硅PIN探测器（图１），各项性能指标与进口产品接近，在低本底αβ计数器、 αβ气溶胶监测仪、表面污染仪、测氡仪等仪器设备上使用效果很好（图2），一致性和可靠性方面可替代进口产品。该产品可进一步拓展到核安全及材料辐射防护、反应堆与核电站工程的泄漏检测，核医学与放射医学检测，放射性环境调查与监测等领域。
硅PIN探测器的主要技术特点：①能量线性好，输出脉冲幅度与能量成正比；②漏电流密度低，本底噪声小 ；③反应快、脉冲上升时间短、时间分辨率好；④窗薄、死层小，能量分辨率高；⑤结构简单、坚固、体积小、重量轻；⑥可在真空中使用，对磁场不灵敏。
产品主要性能指标：①耐高压硅PIN探测器，器件有效面积150～2 500 mm2，厚度500μm/1 000μm，耐高压 > 500 V，漏电流密度＜30 μA@500 V；②高能量分辨硅PIN探测器，器件有效面积150～2 500 mm2，厚度300～1000μm，漏电流密度2 nA/cm2@50 V，α粒子的能量分辨率为25 keV（0.5%），本底噪声为7 keV。
所有产品均可在20℃～50℃、85%湿度、真空环境中使用。两款产品已在数家仪器上使用，性能与进口产品接近。灵敏层厚度、有效面积、接口、封装形式等均可接受客户定制。
完成单位简介
中国工程物理研究院材料研究所在辐射探测领域有深厚积累，曾承担多项国家重大仪器研发设备开发，如工业CT、短波长X射线衍射仪；定型并生产低本底αβ计数器、放射性气溶胶连续测量系统、γ报警器等多款辐射探测仪器设备；拥有环境与辐射监测中心，具有器件加速老化甚至破坏性实验的能力。
中国工程物理研究院电子工程研究所长期从事PIN辐射探测器的研制与生产，具有西南地区规模前列的探测器生产线，是目前国内重要的耐高压辐射探测器的生产单位，其技术处于领跑地位。团队成员长期致力于微电子、辐射探测及相关技术的应用研究工作，在微电子和光电领域拥有多项核心技术成果。
