一、80mm灵敏直径辐射探测器（论文文献综述）
梁红伟,廖传武,夏晓川,龙泽,耿昕蕾,牛梦臣,韩中元[1]（2021）在《第三代半导体辐射探测器研究进展》文中指出以氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）、金刚石等为代表的第三代半导体具有大的禁带宽度、高击穿电场、高饱和电子速率、高热导率以及具有高的位移阈能,耐高温、耐辐照能力,在核装置运行监测、空间探测、高能粒子物理探测等领域具有重要的应用潜力。介绍了第三代半导体的相关性质、辐射探测器主要制备方法以及不同类型辐射探测器的研究进展,展望了第三代半导体在辐射探测方面的发展趋势。提出第三代半导体辐射探测器的出现必然会促进核科学、空间探测、粒子及高能物理等方面的研究,对于国家提升核心竞争力具有重要的推动作用。
姚梦楠[2]（2021）在《基于卤化铅基钙钛矿单晶探测器的制备与性能研究》文中认为光电探测器作为一种将光信号直接转换成电信号的装置,在军事、国防、医学影像、环境监测、安防安检、基础科学研究等领域发挥着重要的作用。截至目前,基于传统无机半导体材料的光电探测器,仍然在市场占据主导地位。以GaN,Si,Ge,InGaAs和HgCdTe为代表制备的光电探测器,可探测的范围从紫外波段覆盖到红外波段。进入21世纪以来,可溶液加工的有机半导体材料由于具有重量轻、可柔性、成本低、大面积制作等优点,利用其制备的光电探测器已经可以比肩甚至部分参数超过无机半导体探测器,因此获得广泛关注。近10年来,通式为APbX3（A=Cs+,Rb+,[HC（NH2）2]+（FA）,[CH3NH3]+（MA））,X=Cl,Br,I)的钙钛矿材料,因为具有突出的光电特性,已经成为新兴的半导体材料。多晶薄膜和单晶结构是钙钛矿材料在光电应用中最为常见的两种形式。最初的研究是基于钙钛矿多晶薄膜进行的,利用不同的成膜方法,控制结晶过程,从而有效地调控晶粒大小,表面粗糙度及薄膜厚度。然而,这些因素对于光子的吸收和电荷的传输有着较大的影响。而且,多晶薄膜存在大量的缺陷,严重影响了器件的性能。2015年,科研人员首次对钙钛矿单晶的光电特性进行了深入的研究。由于消除了晶界,单晶表现出比多晶薄膜更好的特性。例如,钙钛矿单晶的缺陷态密度大约在109-1011 cm-3范围内,比多晶薄膜低约5个数量级。这种超低缺陷态密度使载流子的扩散长度为数十至数百微米。此外,卤化铅基钙钛矿单晶还具备高射线吸收系数、高迁移率、长载流子寿命与可低温溶液法生长等特点,有望克服现有高能辐射型光电探测器在灵敏度和检测限等方面的不足,推动可室温工作、低成本、高灵敏成像的探测器的开发。因此,卤化铅基钙钛矿单晶被认为是最具潜力的可见光和X射线探测器的材料。本论文围绕卤化铅基钙钛矿单晶的材料特性及其器件性能展开,通过对晶体表面进行钝化处理、改变单晶材料离子组成以及A位掺入大尺寸阳离子的方法和策略来改善器件各方面性能,主要开展了以下研究工作:首先本论文介绍了由高质量的FAPbBr3钙钛矿单晶制备的双功能探测器。其中,大尺寸、无裂纹的FAPbBr3单晶通过梯度升温的低温结晶法生长而成,并在460 K的高温下展现了出色的热稳定性。随后,通过紫外臭氧处理可以有效地钝化晶体表面缺陷,从而具备优异的载流子迁移率和寿命乘积（μτ）以及超低的表面电荷复合速率,这也进一步促使FAPbBr3单晶探测器对高能X射线辐射表现出了高灵敏度和低检测限。同时,作为可见光探测器,器件获得了低至5.4×10-14 A Hz-1/2的噪声电流和3.5×1012 cm Hz1/2 W-1的比探测率,且在460 K的高温环境中仍然可以正常工作。基于FAPbBr3单晶光电探测器优异的性能,构建了具有漫反射模式的成像系统,从而在高温环境下获得了清晰的图像,全面地展现了器件对可见光和X射线出色的探测能力,以及在成像方面的应用潜力。本论文在第三章对Cs0.1FA0.9Pb(I0.9Br0.1)3钙钛矿单晶探测器展开一系列研究。为了解决FAPbI3晶体易在空气中发生相变的问题,采用改变钙钛矿材料的离子组成来抑制这种相变。通过用尺寸较小的Cs离子代替FA阳离子;用Br离子代替I阴离子来降低钙钛矿单晶材料的容忍因子,从而获得了半导体特性突出且长期稳定的Cs0.1FA0.9Pb(I0.9Br0.1)3单晶。实验证明,在空气中储存109天后,晶体颜色并未发生任何变化,没有出现“黄相”,且器件仍然可以正常工作。与此同时,基于高质量的Cs0.1FA0.9Pb(I0.9Br0.1)3单晶制备的探测器对可见光和X射线均表现出了突出的探测能力。特别是,对于X射线高能粒子,器件在50 V mm-1的电场下获得了12230μC Gy-1air cm-2的高灵敏度,最低可探测的剂量率低至31.5 n Gyair s-1,从而可以灵敏地捕捉“无形杀手——X射线”。本论文在第四章中系统研究了基于A位阳离子调控Cs0.1FA0.9Pb(I0.9Br0.1)3钙钛矿单晶探测器。为了进一步改善光电探测器的性能,采取了在钙钛矿结构的A位掺入大尺寸阳离子胍（CH6N3+,GA+）的策略,从而达到增加材料缺陷形成能并降低电子-声子耦合强度的目的。光学和电学特性证实了较大尺寸的GA+通过直接取代FA掺入晶体中,使结构中晶胞体积逐渐膨胀,形成混合的Cs0.1(FA1-xGAx)0.9Pb(I0.9Br0.1)3（x=0.05,0.15,0.25）单晶。对比实验表明,掺入适当比例的GA+可以有效地改善单晶的质量,当x=0.15时,Cs0.1(FA0.85GA0.15)0.9Pb(I0.9Br0.1)3单晶具备突出的μτ乘积,从而可以显着地提高电荷收集效率,并通过抑制晶体浅能级的缺陷,使器件的暗电流明显降低。同时,对于X射线的探测,Cs0.1(FA0.85GA0.15)0.9Pb(I0.9Br0.1)3单晶器件在50 V mm-1的电场下获得了2.2×104μC Gy-1air cm-2的高灵敏度,最低可探测的剂量率更是低至11.3 n Gyair s-1,是迄今为止最灵敏的钙钛矿单晶X射线探测器之一,并成功实现了对环形金属垫片的X射线成像应用。本论文主要研究了基于卤化铅基钙钛矿单晶探测器,通过对晶体表面进行钝化处理、改变单晶材料离子组成以及A位掺入大尺寸阳离子的方法和策略,有效改善器件对可见光和X射线探测的各方面性能,促使探测器的暗电流、响应度、灵敏度、剂量率和稳定性等重要性能参数均有所提升。本论文为钙钛矿单晶光电探测器的材料选择、晶体生长、结构设计、器件工作机理分析以及成像应用等方面进行了开拓性的探索并未为后续研究提供了有价值的参考。
宋益龙[3]（2021）在《钙钛矿单晶表面态的精密调控及光电器件的研究》文中研究表明有机无机杂化卤素钙钛矿材料作为近十几年来的明星半导体材料,因其具有的优异光电性质,比如高载流子迁移率、超长的载流子扩散距离、低的缺陷浓度、带隙可调、高的载流子寿命积以及超高的缺陷容忍等性质,受到了科学研究者的广泛关注,在各类光电器件的研究中都出现了它的身影,尤其在光伏器件、辐射探测、发光二极管等领域都展示出了十分优秀的性能。但基于钙钛矿多晶制备的光电器件仍然被材料的离子迁移效应所制约。钙钛矿单晶与其他半导体单晶一样在光电器件中都具有多晶材料不可比拟的优势。钙钛矿单晶消除了离子迁移快速通道—晶界,极大的提升了材料的离子迁移激活能并大幅减少了电荷传输过程中的损失;单晶还具有更高的结晶性使得缺陷浓度被进一步抑制,同时具有更高的稳定性。目前基于单晶制备的光伏器件和辐射探测器都已经取得巨大成功。虽然钙钛矿单晶材料可以抑制通过晶界造成的离子迁移效应,但有研究表明,在其生长中也会出现一些大部分集中于晶体表面的深缺陷导致离子迁移并降低器件性能。本论文通过对CH3NH3PbI3（MAPbI3）单晶表面缺陷态进行精确调控,实现了利用不同单晶表面缺陷态的不同性质来制备不同应用的钙钛矿单晶光电器件。主要包括以下具体内容:1.MAPbI3单晶生长及表面缺陷调控。采用反温度空间限域法生长获得了MAPbI3薄单晶,并利用CH3NH3I（MAI）处理消除了单晶表面由于环境变化导致溶液腐蚀晶体产生的电荷缺陷。同时我们发现,过量的MAI会在晶体表面形成游离的离子,并可以随大电场移动,可以提高晶体表面导电性,并由于自掺杂作用会提高晶体表面电势。经过原子钝化去除表面离子缺陷可大幅提高单晶离子迁移活化能、提高器件暗电流稳定性。高分子界面层和原位交联界面层的加入可大幅降低器件暗电流,有利于在探测器中获得更低的噪音,提高信噪比,提升器件性能。对于不同表面态可进行不同方向的应用。2.高效高稳定横向结构MAPbI3单晶太阳能电池。我们制备了横向结构Au/MAPbI3/C60/BCP/Au钙钛矿单晶太阳能电池,利用横向结构不需要昂贵的透明电极、提高光的利用率、消除界面应力等优势,并结合过量MAI处理的单晶在钝化了表面缺陷的同时提高了晶体横向电导率,能够降低串联电阻、提高电荷收集效率,以及MAI过量处理还提高表面电势,能够修饰太阳能器件的阳极界面,很好的与Au阳极进行能级匹配降低电压损失等性质,获得了超过11.5%的光电转换效率。并首次制备了钙钛矿单晶集成太阳能电池,该器件也展示出优异的工作稳定性,在一个太阳光强照度下最大功率点连续输出200小时几乎无衰减。3.高灵敏度共平面结构MAPbI3单晶X射线探测器。利用原子钝化的MAPbI3单晶制备了Au/MAPbI3/Au共平面结构钙钛矿单晶X射线探测器。原子钝化的MAPbI3单晶具有高的离子迁移激活能,能够抑制大电场下器件暗电的流漂移同时降低器件暗电流。所制备的X射线探测器获得了一个高达7.0×105μC Gy-1air cm-2的灵敏度,同时其最低可探测极限低至1.5 n Gyairs-1,并且器件也具有很高的储存稳定性。4.消除界面电化学反应的高灵敏度高稳定性X射线探测器阵列。我们将p-型和n-型界面层插入Au电极与MAPbI3单晶之间,制备了p-i-n结构的共平面X射线探测器。界面层的加入一方面抑制了在施加外置偏压时在电场作用下的Au与卤素的电化学反应,这消除了暗电流输出第一阶段的电流极化效应;另一方面由于形成的p-i-n结构限制了反向电压下的电荷抽取,器件的暗电流降低了约3个数量级,从而将最低检测限降低至0.1 n Gyair s-1。最终我们制备了用于低剂量X射线高分辨成像的共平面线性探测器阵列。
宋国锋[4]（2021）在《应用于穿越辐射探测的厚型气体电子倍增器研究》文中研究说明标准模型成功地描写了宇宙中绝大多数可见物质的基本特征,但由于量子场论非微扰求解的困难和实验条件的限制,人们依然缺乏对核子或强子内部结构的全面了解,缺乏对量子色动力学色禁闭性质的深刻理解。未来高能量高亮度的电子离子对撞机（EIC）上的深度非弹性散射实验将是对核子内部结构和量子色动力学深入研究的重要前沿。EIC上各种物理过程要求对反应中的末态粒子进行高精度测量,其中散射电子的探测几乎对EIC的所有物理课题都有重要的作用。针对EIC对撞实验中电子前向区域（-2（?）η（?）-1）的电子探测和鉴别需求,本论文探讨了一系列实验方法,并提出使用穿越辐射探测器（TRD）来实现这一目标。传统的穿越辐射探测器主要基于以氙气为基础工作气体的多丝正比室（MWPC）,而MWPC的探测精度和计数率能力难以满足未来高能量、高亮度的EIC实验需求。本论文提出了基于厚型气体电子倍增器（THGEM）技术的TRD方案,并基于EIC对TRD的性能需求,研究并发展了 THGEM探测器技术。在论文工作期间,作者搭建了完善的实验测试系统,设计并制作了多种结构的THGEM探测器,使用软X射线详细测试了探测器的增益、能谱、位置分辨,以及探测器增益的均匀性和长时间运行的稳定性。为深入理解THGEM探测增益不稳定的原因,通过有限元方法和Garfield++程序包模拟计算了 THGEM的电荷雪崩放大过程,研究表明电荷在绝缘介质表面堆积（即charging-up效应）是导致增益不稳定的主要因素。通过在THGEM表面沉积高电阻率的类金刚石（DLC）薄膜,消除了 THGEM的增益不稳定现象。THGEM表面金属电极的刻蚀工艺精度控制难度高,是导致THGEM均匀性不好、易打火放电、大面积制作困难的主要原因。本论文利用磁控溅射沉积DLC技术开发了一系列阻性THGEM（RTGEM）制作工艺。RTGEM工艺简单、制作成本低、适合大面积制作,实验结果表明:电阻率和结构合适的RTGEM,其增益和能量分辨率与常规THGEM相当,长期运行更加稳定且具有较好的计数率能力。制作了大面积（20cm×100cm）的RTGEM探测器,增益均匀性好于12%。制作如此大面积的RTGEM探测器,在国际上尚属首次。基于RTGEM和阻性读出阳极,进一步研究了阻性井型探测器（RWELL）,其结构更加紧凑,单级放大结构增益可达104以上。本论文使用GEANT4程序模拟计算了穿越辐射光子在辐射体中的产生以及在气体中的能量沉积特性。基于模拟结果,设计并制作了基于THGEM的TRD探测器原型样机,并配备了中国科学技术大学物理电子学组研制的AGET读出电子学系统。在德国电子同步加速器上,使用1-5GeV的电子束流实验测试了该TRD样机的性能。束流实验使用了基于氩气的工作气体,得到了与模拟一致的测试结果。利用总沉积能量的似然函数法,分析了 TRD的强子抑制能力。根据探测器测试得到的性能参数,模拟表明多层TRD在电子能量1-5GeV时的强子排斥能力达到100倍以上（电子效率90%）。模拟计算还表明,利用穿越辐射在气体中沉积能量的位置信息,可以进一步提升TRD的电子鉴别能力。模拟和束流实验结果表明,基于THGEM的穿越辐射探测器是未来EIC上散射电子的有效鉴别方案选项。
王吉[5]（2021）在《In掺杂CdTeSe晶体生长与缺陷调控》文中研究说明CdTeSe晶体具有高的电阻率和较低的缺陷密度,且有高的成分均匀性,可以有效避免类似CdZnTe晶体中Zn较高的分凝系数（～1.35）而产生的成分偏析现象,因此CdTeSe晶体有望成为新一代的辐射探测器用晶体材料。本文采用垂直布里奇曼法在富Te环境中生长了 In掺杂CdTeSe晶体,研究了晶体的合成及生长工艺,分析了晶体的光电性能,揭示了缺陷分布对材料性能的影响规律。采用垂直布里奇曼法生长In掺杂量为10-15 ppm的高质量CdTeSe晶体,表面无裂纹,无明显孪晶/晶界。根据物相分析得出,CdTeSe晶体在（111）晶面上出现单晶衍射峰,且成分单一为闪锌矿结构,晶体质量良好。通过AFS分析拟合计算出Se在CdTeSe晶体中的分凝系数为1.006,Se元素在CdTeSe晶锭中分布均匀,无成分偏析。光学性能表征结果可知CdTeSe晶体的禁带宽度约为1.4 eV,红外透过率为60%,接近于理论值。Te夹杂相的主要尺寸在5-10 μm,平均密度在104 cm-2数量级。晶体中富Te相对红外光的散射作用,会造成部分晶片透过率降低,富Te相的存在影响晶体中杂质的分布以及导致缺陷产生。揭示了 CdTeSe晶体的电学特性,深能级缺陷将费米能级钉扎在禁带中,实现了高电阻率。CdTeSe晶体的电阻率最高可达到1010 Ω·cm量级,光响应迅速,并且在可见光波段有较高的开关比。在热平衡状态下Cd空位没有被In施主掺杂完全补偿,晶体中多数载流子为空穴。通过拉曼光谱和PL谱进行了缺陷分析。在拉曼光谱中观察到CdTeSe晶体中存在Te有关的A1模和Te的“三角”晶格（E1,A1,TO/E2）,A1和E对称的次级声子模式,以及类CdTe纵光学声子模式LO。CdTeSe1-2晶片的PL谱在30-50 K之间随着温度增加强度增大,表现出反常温度依赖现象。由于晶体中富Te相的存在会引起周围的晶格发生失配和紊乱,导致晶格缺陷而形成中间态,产生晶格弛豫而发“负热淬灭”现象。CdTeSe晶体中主要的发光峰有两个分别为施主束缚激子峰（D0,X）和缺陷复合发光峰Dcomplex。其中占主导作用的Dcomplex峰主要是由Cd空位相关的A中心产生的发光峰D1引起的,发光峰红移是由于掺杂的同时发生了自补偿。分析认为CdTeSe晶体中Cd空位被掺杂的In占据,由此在晶体中引入施主能级InCd+。但是晶体中In掺杂量过大时会形成缺陷复合体,产生新的缺陷能级。过度补偿的In与晶体中的Cd空位发生复合,进而形成浅受主缺陷[VCd2-·InCd+]-,因此形成中性的缺陷复合体[VCd2-·2InCd+]0,这种缺陷复合往往会降低In施主掺杂的效率。VCd2-与Tei反应形成的TeCd2+深能级缺陷产生了费米能级钉扎效应,使得CdTeSe晶体获得高的电阻率。
杨寿南[6]（2020）在《高分辨率阵列探测器航空伽马能谱仪研制》文中研究说明航空伽马能谱测量技术作为地球物理勘探的重要方法,在矿产资源勘察、区域环境辐射评价、突发核事件应急等领域发挥着重要作用。当前,国内外的航空伽马能谱仪主要采用大体积碘化钠（NaI（Tl））闪烁计数器,以直接能谱读出方式实现伽马能谱测量,该测量方法具有高效、简单、成本低的优点。但由于NaI（Tl）晶体的固有能量分辨率较低、探测下限较高、单条晶体的对地探测效率有限,因此无法适用于对测量精度和探测灵敏度有较高要求的应用场合。针对该情况,本文开展了基于高分辨率阵列探测器的伽马能谱测量技术研究,对高能量分辨率阵列航空伽马能谱探测器的设计方法、粒子模式多参数核脉冲信号处理技术及其实现方法进行研究,完成了高分辨率阵列探测器航空伽马能谱仪的研制。主要研究内容与取得的研究成果如下:1、地-空界面上天然伽马射线的能量主要集中在30keV-3MeV之间,其中小于1MeV伽马射线能量注量率占总能注量的85%。当地表介质厚度达到50cm时,地-空界面上天然伽马能谱便达到“谱平衡”状态,空中伽马射线注量率随着距离地表高度的增加而减少。从航空伽马能谱测量对地探测灵敏度入手,建立了航空伽马能谱测量系统对地最低可探测活度（MDA）与探测器能量分辨率、探测器体积和飞行高度等参数之间的数学表达式。在此基础上,提出并研制了新型航空伽马能谱探头的设计,该探头采用高能量分辨率溴化铈（CeBr3）和溴化镧（LaBr3）闪烁计数器组成8×8阵列探测器,与同体积的碘化钠（NaI（Tl））闪烁计数器相比较,航空伽马能谱仪的能量分辨率从8%提高到4%@662keV,探测效率提高了263.39%（1.33Me V）。探头机械结构采用碳纤维外壳,内部充填特氟龙材料,在保证探头机械强度和耐热性的特性下,降低探头材料对伽马射线的吸收,提高测量系统灵敏度。2、针对阵列探测器输出核脉冲信号的时间同步性和幅度一致性采集与处理难题,提出粒子模式多参数核脉冲处理技术,研制了64通道多参数伽马能谱采集器。将阵列探测器输出的核脉冲信号进行时间、位置（探测器ID）、幅度和强度（脉冲数）等多参数标记,以每一个伽马光子与探测器作用的核事件（粒子）作为核脉冲处理器的数据包,输出到上位机进行能谱合成与数据处理,形成能谱仪所需的合成能谱、反符合能谱、反康增峰能谱、本底能谱、时间谱等。采用恒比定时电路实现核脉冲信号的时间提取,实测使用溴化铈探测器时,信号过零点到定时时刻时间差的最大概率出现在280.8ns,此时时间抖动的均方根值（RMS）为1.6ns;对每一个粒子入射的探测器添加ID标记,并将该ID信息添加到粒子包当中,从而实现位置信息测量;核脉冲幅度提取是分两步实现的,第一步是采用80MSPS采样率、16位ADC将核脉冲信号数字化;第二步是采用对称零面积梯形成形数字算法实现幅度提取;以内置镅-241豁免源放出的59.56keV伽马射线为内标实现仪器谱自动稳谱,保证伽射线能量提取（核脉冲幅度）的一致性和稳定性。实测64通道采集器模拟带宽可以达到100MHz,脉冲通过率可达500kcps,最大数据传输速率可以达到360MB/s,微分非线性≤1.0%。使用该采集器对Φ50mm×50mm的溴化铈闪烁计数器进行能谱响应测试,能量分辨率约为4.2%@662keV;在0℃到50℃范围内@662keV能量处谱漂小于±1道（@2048道）。3、基于粒子模式多参数核脉冲处理器对核脉冲的多参数标记能力,提出了反康增峰技术,对任一探测器中发生康普顿散射作用所逃逸出的一次散射光子或多次散射光子在次探测器中产生的核脉冲幅度（即散射光子能量）,重新叠加到该探测器的反冲电子沉积谱上,作为入射伽马光子的全能峰计数贡献,该技术有效减少航空伽马能谱仪器谱的低能散射本底,同时有效地提高全能峰的计数和峰背比,有利于提高航空伽马能谱测量对地的探测灵敏度。4、开发了粒子模式多参数核脉冲处理技术的阵列航空伽马能谱测量软件。该软件采用Visual C++语言编程实现硬件设备控制与接口功能,采用WinC#.NET语言实现界面编程,采用Sqlite实现数据处理层,该软件具有粒子数据收录、能谱/时间谱显示、符合/反符合测量、反康增峰、谱数据处理等功能。5、搭建了由1条1升碘化钠（NaI）晶体、1条2升碘化钠（NaI）晶体和2个1.5英寸溴化铈（CeBr3）晶体组成的4通道航空伽马能谱测量系统,采用F-120型无人机飞行平台,在中国某省铀矿远景区开展了220km2的航空伽马能谱测量。无人机飞行平均雷达高度为80m,飞行速度为10m/s,能谱采样时间为3s。在两条晶体碘化钠闪烁计数器的合成谱和两条溴化铈闪烁计数器的合成谱上分别设置铀（1.66-1.86MeV）、钍（2.41-2.81MeV）、钾（1.37-1.57MeV）和全谱计数等四个能窗,共获能窗数据共计2622组（含坐标、GPS高度和雷达高度数据）。在碘化钠和溴化铈闪烁计数器的总道能窗的等值线图上,均出现了明显的高值浓集中心和偏高场,而且溴化铈（CeBr3）相较于碘化钠（NaI）具有更加精细的偏高场分布。
李志远[7]（2020）在《用于X/γ射线剂量率测量的厚GEM探测器研究》文中研究表明在核爆或重大核与辐射事故中,辐射剂量率一般从天然本底水平到每小时数戈瑞以上迅速变化,响应范围超过8个量级。传统气体探测器G-M计数管,由于探测效率和本征死时间的影响,单个探测器无法完成整个量程的测量,需要采用多个具有不同量程范围的探测器切换,且在剂量率较高或变化较快的辐射场景中,容易出现饱和或误报。本文研究的厚型气体电子倍增器（厚GEM）具有灵敏体积大、响应时间快等特点,能有效解决灵敏体积和本征死时间之间的矛盾,因此单个探测器可以测量很宽的剂量率水平。厚GEM自发明以来,主要用于高能辐射探测领域,在辐射监测方面应用较少,本文首次系统地研究其X/γ辐射剂量率响应特性,并探索密闭式集成探测器的相关技术,为辐射监测仪器的发展提供新的技术手段,论文主要研究内容和结论概括如下:（1）采用多物理场耦合方法,分析了厚GEM对X/γ射线的物理响应机制。通过有限元方法（ANSYS）分析了厚GEM探测器的工作电场,结合流体动力学模型（COMSOL）和气体放电仿真（Garfield++）研究了电子倍增的产生机理,解释了厚GEM具有快时间响应的原因;利用蒙特卡罗粒子输运（MCNP5）和气体放电仿真计算了厚GEM探测器对X/γ射线的本征探测效率,并根据增益与信号甄别效率之间的关系,研究了厚GEM探测器探测效率的理论分析方法,完成了从射线源到脉冲信号的全物理过程理论模型研究,为探测器设计提供了理论依据。（2）设计了用于X/γ剂量率测量的流气式厚GEM探测器。理论计算了厚GEM膜的结构尺寸,并从5种相同结构、不同绝缘基材的厚GEM膜中筛选出一种综合性能最好的膜作为探测器的核心部件,该膜的起始电压低至510V,工作电压范围超过160V,平均增益超过8000,且一致性良好。通过材料、结构和电场优化,完成了流气式厚GEM探测器的腔室设计,入射窗采用10μm厚的镀铜聚酰亚胺薄膜,漂移极采用了蜂窝状的镀钨不锈钢片,漂移区距离为3mm,收集区距离为2mm,腔室壁为有机玻璃,侧壁的流气口依次与气瓶减压阀、流量计、泡瓶连接。（3）实验研究了厚GEM探测器的X/γ剂量率响应特性。文中用分立式高压和模块式读出方式,搭建了一套流气式厚GEM探测器测试系统,采用了计数和电流模式切换的方法,完成了厚GEM探测器对X/γ射线的剂量率线性响应范围从0.3μGy/h到8Gy/h的测量,量程范围达8个量级;首次研究了厚GEM探测器的能量响应和角响应特性,为探测器的下一步设计提供参考;本文还重点研究了厚GEM探测器的辐照稳定性,利用多物理场耦合方法对“Charging up/down”效应进行了分析,并结合实验解释了上电后的前半个小时内计数率不断上升的原因。通过对比G-M计数管性能,该探测器在宽量程剂量率测量方面具有明显优势。（4）对密闭式厚GEM集成探测器的关键技术进行了初步探索。基于国产ASCI集成芯片和小型高压模块设计了集成式读出系统,采用低放气率真空材料和高精度气压控制系统设计了密闭式厚GEM探测器。利用该套装置研究了低气压下厚GEM探测器的工作特性,为密闭式厚GEM探测器的充气工艺和工作电压设定提供了参考;本文还研究了密闭式厚GEM探测器的长期稳定性,长期工作时间超过60天,其中稳定工作时间超过30天（计数率相对变化误差不超过15%）,为下一步密闭式厚GEM探测器的工艺改进指明了方向。这些研究也为厚GEM探测器的小型化、便携化提供设计思路。本文取得研究成果和学术贡献主要体现在:1)首次将厚GEM探测器应用于X/γ剂量率测量中,采用计数电流切换的方法将单个探测器的剂量率响应范围拓展到8个量级,高于传统气体探测器量程范围;2)利用多物理场耦合分析的方法,建立了从射线作用机制到探测器性能分析的全过程仿真手段,为核辐射探测器虚拟设计提供了新的思路;3)研究了厚GEM探测器对X/γ剂量率的能量响应和角响应特性,分析了厚GEM探测器“Charging up/down”效应,提出了传导电流对增益稳定性的影响;4)开展了密闭式厚GEM集成探测器的相关研究,利用ASIC集成芯片和电阻链式高压模块,设计了集成式读出系统,研究了厚GEM探测器在密闭式状态下的工作特性,通过高真空环境获得和低放气率材料设计,使得该探测器在密闭式工作状态下稳定工作时间超过30天。
叶萌[8]（2020）在《基于碲锌镉探测器的γ射线测厚仪的研制》文中研究表明测厚仪是现代工业生产的常用仪表之一,碲锌镉探测器是一种可在常温下工作的新型半导体探测器,为了探究其在低能γ射线测厚仪中应用的可能性,本文首先对两种型号四个探测器进行了性能检测,将其与高纯锗和碘化钠探测器的测试性能进行对比。其次,利用MCNP软件进行模拟,得出低能γ射线入射不同金属,以及金属厚度变化时不同角度的透射和散射情况。然后,基于模拟结果,搭建了γ射线测厚仪,采用碲锌镉探测器测量散射角为135°时不同厚度铝膜的散射计数,并用碘化钠探测器测量对应的透射计数。最后,搭建了一套简易的在线测厚仪,检验基于碲锌镉探测器的测厚仪性能,分析了其应用前景。具体结论如下:（1）两种碲锌镉探测器中,半球型探测器性能总体优于平面型探测器,两种探测器能量分辨率随时间变化波动均稳定,标准差均在0.44%之内。（2）MCNP软件模拟结果表明,当低能γ射线垂直入射时,对于原子序数低的金属,背散射概率随材料厚度的变化呈现了很好的线性关系,相较原子序数高的材料,低能γ射线更适用于原子序数小的材料的测厚。（3）利用碲锌镉探测器对不同厚度的铝膜测量结果表明,散射角为135°时γ射线散射计数与铝膜厚度呈良好的线性关系,皮尔逊相关系数为0.995;透射计数与铝膜厚度呈良好的指数衰减关系,相关系数为0.988。（4）基于碲锌镉探测器在线测厚实验表明,实验所用碲锌镉探测器由于灵敏体积小,探测效率低不适合用于背散射在线测量。若放射源活度提高到108 Bq,该碲锌镉探测器可实现透射在线测量,此时测厚仪灵敏度预计在0～3 mm量程内可达到0.004 mm。（5）最后分析了碲锌镉探测器作为透射在线测量或背散射在线测量的可能性及优缺点。
陈子君[9]（2020）在《基于石英包层晶体闪烁光纤的电离辐射剂量传感研究》文中认为闪烁光纤辐射探测器作为一种改进的闪烁探测器,因兼备传统闪烁探测器高探测效率、高辐照硬度等优点以及光纤传感器抗电磁干扰、传感一体等优势,在电离辐射探测方面具有良好的应用前景。为了进一步提高闪烁光纤的电离辐射传感能力,实现传感系统的小型化以及电离辐射的远程在线测量,本文以电子辐射作为测量对象,对石英包层LYSO:Ce晶体闪烁光纤（silica cladding LYSO:Ce crystal scintillation fiber,SLCF）进行了综合研究,主要研究工作如下:首先,对闪烁光纤的辐射探测原理进行分析,包括电子辐射与物质的相互作用、无机闪烁体的辐射发光机制以及光电倍增管的工作原理,为闪烁光纤的选型设计与辐射传感系统的搭建提供理论依据。其次,以电离辐射探测对闪烁体的基本要求为准则,根据掺铈稀土闪烁晶体的性能参数,选择高性能闪烁晶体掺铈硅酸钇镥LYSO:Ce作为纤芯材料以提高石英包层晶体闪烁光纤的辐射响应;在制备工艺方面,针对由于传统插棒法的工艺缺陷所导致的闪烁光纤闪烁性能降低的问题,在传统插棒法的基础上选用惰性气体作为保护气氛进行SLCF的制备,以避免光纤的辐射响应因Ce3+的氧化而被削弱,同时制备石英包层YAG:Ce晶体闪烁光纤（silica cladding YAG:Ce crystal scintillation fiber,SYCF）作为对比对象。再次,基于Geant4高能粒子输运软件进行仿真电子辐照实验,研究SLCF、SYCF和塑料闪烁光纤（plastic scintillation fiber,PSF）的电子辐射响应,验证SLCF用于电子辐射传感的可行性;同时,通过仿真实验研究SLCF光纤长度对其辐射响应的影响,优化实验室辐照条件下的光纤长度,为辐照实验中光纤样品的制备提供参考依据。最后,设计基于闪烁光纤的初步辐射传感系统,通过电子辐照实验研究SLCF、SYCF与PSF的电子辐射响应,结果表明SLCF具有较高的辐射响应,有助于提高闪烁光纤的辐射传感能力;同时,为了提高传感系统的实用性,搭建改进的辐射传感系统,对硬件系统的结构进行精简,引入传输光纤及耦合结构,实现系统传感部分的小型化,并对控制软件功能进行优化,电子辐照实验结果表明系统的辐射响应输出大幅提高,且SLCF的辐射响应仍然保持较高水平。为了进一步研究SLCF的辐射传感特性,基于改进辐射传感系统研究了光纤被辐照长度、光纤与辐射源的距离、光纤与电子束流的角度对SLCF辐射响应的影响,发现SLCF的辐射剂量响应与上述三个因素呈正相关关系,可以为辐射传感系统探测参数的优化提供指导。
许平[10]（2020）在《CVD金刚石膜辐射探测器的研制与性能研究》文中提出随着核技术的广泛应用,核辐射探测器所面临的应用环境也变得越来越苛刻。辐射防护及辐射环境的安全可控也变得越来越重要。传统的半导体材料如硅（Si）、锗（Ge）、砷化镓（GaAs）、碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等制成的半导体核辐射探测器,已经难以满足核裂变、核聚变、加速器、外太空等高温、高辐射环境下安全服役的要求,必须寻找新的材料制作新一代核辐射探测器。金刚石具有优异的光、电、热、机械及抗辐照性能,己成为制作新一代辐射探测器的首选材料。探测器级金刚石膜的制备、金刚石探测器的研制、各种辐射环境中金刚石膜探测器的应用,已经成为国内外辐射探测技术领域比较热门的课题。由于辐射探测技术往往与国防建设等有着直接密切的关系,目前人工合成高品质的金刚石及金刚石探测器核心技术,主要掌握在奥地利、美国的少数几家公司手中,我国使用的一些高品质金刚石探测器依赖于进口。研制用于强辐射环境下的高品质金刚石探测器,掌握自主知识产权,有利于实现核心部件的国产化。本文简要阐述了核辐射的概念、四种常见核辐射的探测原理、三类辐射探测器及探测器主要的性能指标、金刚石探测器的三个优势特点。重点介绍了国内外金刚石探测器相关的研究进展,通过分析金刚石探测器对带电粒子、中子探测的工作原理、金刚石探测器的性能指标、制作方法等,归纳总结出了金刚石探测器的制备所面临的难点和解决办法。最为突出的困难是:人造金刚石膜是有缺陷的晶体材料,材料品质难以达到探测器理想性能的要求。解决办法一是优化制备工艺过程参数提高金刚石膜的纯度并减少晶界缺陷,满足探测器的要求。二是设计制备多样化的金刚石探测器电极结构,满足不同环境安全服役的需求。本文采用优化了的电子辅助化学气相沉积装置（Electron Assisted Chemical Vapor Deposition,EACVD）制备了探测器级金刚石膜。依据各种服役环境的需求,研制了X射线、中子、磁脉冲等三种金刚石膜探测器。并分别在Z箍缩X射线、核聚变中子辐射、大脉冲电流强磁场辐射环境下,进行了一系列探测、实验评价。本文采用蒸发率明显低于钨、热电子发射率要比钨高近1个数量级的钽热丝替代原EACVD装置中的钨热丝,并将钽热丝阵列丝间距优化减至4mm、热丝均匀等离子体面积优化增至60mm×60mm;将原EACVD装置中的沉积台冷却水道优化为环状细流道,以提高金刚石膜沉积台温度均匀性;将原EACVD装置中的直流放电模式优化为脉冲放电模式,抑制电弧放电以减少热丝溅射形成的膜杂质,并制备出了晶粒尺度达百微米级的高纯度金刚石膜。针对Z箍缩装置X射线探测的特点,本文将叉指宽度为25μm、相邻叉指间距为25μm的叉指电极,印在60mm×60mm×500μm的晶粒尺度百微米级高纯金刚石膜上,制成X射线探测器,并在Z箍缩强X射线装置上进行了实验测量,验证了该金刚石探测器具有良好的鲁棒性,可应用于高能量脉冲X射线探测。本文采用4.5mm×4.5mm×500μm的单晶金刚石膜和由一个平板金电极与一个轨道形金电极形成的三明治结构,研制出了用于氘氚聚变中子探测的金刚石中子探测器。电场分布数值模拟结果表明该结构电极附近电场明显增强,单位面积的电极收集的电流强度也增强了2倍;在30kV/cm的电场下,实测的探测器暗电流小于0.1nA;该探测器测量的D-T聚变中子源通量约为7.5×105/（s.cm2）,并测到了中子能谱12C（n,α）9Be反应的中心为8.28MeV的特征峰,其能量分辨率优于1.69%;同时还检测到了一个中心能量为6.52MeV的12C（n,n’）3α反应特征峰,其能量分辨率大于7.67%。本文采用优化后的EACVD装置制备了厚度为20μm的多晶金刚石膜作为基体和绝缘材料;利用金刚石膜正反表面上刻印内径、宽度和厚度分别为0.8 mm、50μm和1μm的金环组成两个对称的差分回路研制出了差分磁探针。脉冲磁场的实际测量结果表明,该差分磁探针信号匹配符号反转、显示了良好的共模抑制比、具有ns级时间分辨率和mm级空间分辨率。
二、80mm灵敏直径辐射探测器（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、80mm灵敏直径辐射探测器（论文提纲范文）
（1）第三代半导体辐射探测器研究进展（论文提纲范文）
| 1 半导体探测器的原理及发展历史 |
| 2 Si C辐射探测器的研究 |
| 2.1 Si C材料的基本性质 |
| 2.2 Si C辐射探测器主要研究进展 |
| 2.3 Si C辐射探测器发展中的问题 |
| 3 Ga N辐射探测器研究 |
| 3.1 Ga N材料的基本性质 |
| 3.2 Ga N辐射探测器主要研究进展 |
| 3.2.1 薄膜型双肖特基结构Ga N探测器 |
| 3.2.2 薄膜Ga N肖特基结构探测器 |
| 3.2.3 薄膜型pin结构探测器 |
| 3.2.4 体单晶肖特基结构探测器 |
| 3.2.5 X射线探测器 |
| 3.2.6 Ga N中子探测器 |
| 3.2.7 辐照损伤测试 |
| 3.3 Ga N辐射探测器发展中的问题 |
| 4 金刚石辐射探测器 |
| 4.1 金刚石材料基本性质 |
| 4.2 金刚石辐射探测器主要研究进展 |
| 4.3 金刚石辐射探测器发展中的问题 |
| 5 结论 |
（2）基于卤化铅基钙钛矿单晶探测器的制备与性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光电探测器 |
| 1.2.1 光电探测器简介 |
| 1.2.2 光电探测器主要性能指标 |
| 1.2.3 X射线探测器主要性能指标 |
| 1.3 基于钙钛矿单晶光电探测器 |
| 1.3.1 钙钛矿简介 |
| 1.3.2 钙钛矿单晶结晶原理 |
| 1.3.3 钙钛矿单晶特性 |
| 1.3.4 基于钙钛矿单晶光电探测器简介 |
| 1.4 基于卤化铅基钙钛矿单晶探测器的研究现状 |
| 1.4.1 基于卤化铅基钙钛矿单晶可见光光电探测器的研究现状 |
| 1.4.2 基于卤化铅基钙钛矿单晶X射线探测器的研究现状 |
| 1.5 本论文主要研究内容 |
| 第二章 基于FAPbBr_3钙钛矿单晶探测器 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 FAPbBr3 单晶的制备 |
| 2.2.1 钙钛矿单晶的生长方法 |
| 2.2.2 FAPbBr3单晶的生长过程 |
| 2.3 FAPbBr3单晶特性表征 |
| 2.4 FAPbBr_3单晶可见光探测器性能测试 |
| 2.5 FAPbBr_3单晶X射线探测器性能测试 |
| 2.6 FAPbBr_3单晶探测器在高温下的稳定性和成像应用 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 基于Cs_(0.1)FA_(0.9)Pb(I_(0.9)Br_(0.1))_3钙钛矿单晶探测器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Cs_(0.1)FA_(0.9)Pb(I_(0.9)Br_(0.1))_3及相关单晶的生长过程 |
| 3.3 Cs_(0.1)FA_(0.9)Pb(I_(0.9)Br_(0.1))_3及相关单晶特性表征 |
| 3.4 Cs_(0.1)FA_(0.9)Pb(I_(0.9)Br_(0.1))_3单晶可见光探测器性能测试 |
| 3.5 Cs_(0.1)FA_(0.9)Pb(I_(0.9)Br_(0.1))_3单晶X射线探测器性能测试 |
| 3.6 Cs_(0.1)FA_(0.9)Pb(I_(0.9)Br_(0.1))_3单晶探测器的稳定性测试 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 基于A位阳离子(GA~+)调控Cs_(0.1)FA_(0.9)Pb(I_(0.9)Br_(0.1))_3钙钛矿单晶探测器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 A位掺杂大尺寸阳离子的作用分析 |
| 4.3 Cs_(0.1)(FA_(1-x)GA_x)_(0.9)Pb(I_(0.9)Br_(0.1))_3单晶的生长过程 |
| 4.4 Cs_(0.1)(FA_(1-x)GA_x)_(0.9)Pb(I_(0.9)Br_(0.1))_3单晶特性表征 |
| 4.5 Cs_(0.1)(FA_(1-x)GA_x)_(0.9)Pb(I_(0.9)Br_(0.1))_3单晶可见光探测器性能测试 |
| 4.6 Cs_(0.1)(FA_(1-x)GA_x)_(0.9)Pb(I_(0.9)Br_(0.1))_3单晶可见光探测器性能测试 |
| 4.7 Cs_(0.1)(FA_(0.85)GA_(0.15))_(0.9)Pb(I_(0.9)Br_(0.1))_3单晶X射线探测器成像应用 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及博士期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（3）钙钛矿单晶表面态的精密调控及光电器件的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 钙钛矿材料概述与性质 |
| 1.2.1 钙钛矿材料概述 |
| 1.2.2 高光吸收系数 |
| 1.2.3 小载流子有效质量 |
| 1.2.4 优秀的缺陷容忍性 |
| 1.3 钙钛矿单晶 |
| 1.3.1 光吸收性质 |
| 1.3.2 载流子传输性质 |
| 1.3.3 稳定性 |
| 1.3.4 钙钛矿单晶中的缺陷性质 |
| 1.3.5 钙钛矿单晶在离子迁移效应中的优势 |
| 1.4 钙钛矿单晶的生长方法 |
| 1.4.1 降温生长法 |
| 1.4.2 反温度生长法 |
| 1.4.3 反溶剂蒸汽扩散生长法 |
| 1.4.4 布里奇曼晶体生长法 |
| 1.5 钙钛矿单晶光电器件 |
| 1.5.1 钙钛矿单晶太阳能电池发展 |
| 1.5.1.1 太阳能电池各项参数 |
| 1.5.1.2 纵向结构钙钛矿单晶太阳能电池 |
| 1.5.1.3 共平面结构钙钛矿单晶太阳能电池 |
| 1.5.2 钙钛矿单晶探测器 |
| 1.5.2.1 辐射探测器 |
| 1.5.2.1.1 辐射探测器参数 |
| 1.5.2.1.2 单晶辐射探测器发展 |
| 1.5.2.2 光电探测器 |
| 1.5.3 其他光电器件 |
| 1.6 钙钛矿单晶器件的挑战 |
| 1.7 本论文选题思路与主要研究工作 |
| 第2章 MAPbI_3单晶生长及表面缺陷调控 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验材料与试剂 |
| 2.2.2 实验测试仪器与条件 |
| 2.2.3 MAPbI_3单晶的生长与器件制备 |
| 2.2.3.1 MAPbI_3单晶的生长 |
| 2.2.3.2 单晶器件的制备 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 不同表面态的缺陷性质 |
| 2.3.2 不同表面缺陷态晶体与器件性能 |
| 2.3.3 高分子界面层对钙钛矿单晶表面态的修饰 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 高效高稳定横向结构MAPbI_3单晶太阳能电池 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验材料与试剂 |
| 3.2.2 实验仪器 |
| 3.2.3 横向钙钛矿单晶太阳能电池的制备 |
| 3.2.4 器件测试条件 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 不同表面处理横向导电性 |
| 3.3.2 钝化对钙钛矿单晶电池表面复合的影响 |
| 3.3.3 钙钛矿单晶电池的性能 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 高灵敏度共平面结构MAPbI_3单晶X射线探测器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验材料 |
| 4.2.2 实验仪器 |
| 4.2.3 共平面结构MAPbI3单晶X射线探测器制备 |
| 4.2.4 器件测试条件 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 材料性质测试 |
| 4.3.2 X射线探测器性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 消除界面电化学反应的高灵敏度高稳定性X射线探测器阵列 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验材料 |
| 5.2.2 实验仪器 |
| 5.2.3 器件制备 |
| 5.2.4 器件性能表征 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 界面层抑制单晶表面电化学反应 |
| 5.3.2 光电探测性能 |
| 5.3.3 X射线探测性能 |
| 5.3.4 X射线阵列成像 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间科研成果 |
| 致谢 |
（4）应用于穿越辐射探测的厚型气体电子倍增器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 序言 |
| 1.1 物理背景 |
| 1.1.1 标准模型 |
| 1.1.2 深度非弹性散射 |
| 1.2 电子离子对撞机 |
| 1.2.1 计划中的电子离子对撞机 |
| 1.2.2 EIC上的探测器 |
| 第二章 EIC上散射电子鉴别 |
| 2.1 带电粒子鉴别方法 |
| 2.1.1 飞行时间探测器 |
| 2.1.2 利用电离能损鉴别粒子 |
| 2.1.3 利用切伦科夫辐射鉴别粒子 |
| 2.1.4 利用穿越辐射鉴别粒子 |
| 2.2 EIC上前向散射电子鉴别 |
| 2.3 穿越辐射探测器概述 |
| 2.3.1 穿越辐射简介 |
| 2.3.2 穿越辐射的产生 |
| 2.3.3 从TR到TRD |
| 2.3.4 实验上的TRD |
| 2.4 TRD灵敏探测器选择:THGEM |
| 第三章 THGEM性能研究 |
| 3. 1 THGEM简介 |
| 3.1.1 气体探测器的测量原理 |
| 3.1.2 THGEM起源——气体电子倍增器(GEM) |
| 3.1.3 THGEM探测器 |
| 3.2 THGEM性能测试 |
| 3.2.1 单级放大的THGEM探测器 |
| 3.2.2 多级放大的THGEM探测器 |
| 3.3 THGEM性能模拟研究 |
| 3.3.1 THGEM基本性能模拟 |
| 3.3.2 Charging-up效应模拟 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 新型THGEM类探测器研制 |
| 4.1 研究内容和研究思路 |
| 4.1.1 传统THGEM存在的问题简述 |
| 4.1.2 研究思路 |
| 4.2 无charging-up效应的THGEM |
| 4.2.1 DLC-THGEM制备方法 |
| 4.2.2 实验设置 |
| 4.2.3 测试结果 |
| 4.2.4 DLC-THGEM计数率能力定性模拟 |
| 4.3 阻性THGEM探测器 |
| 4.3.1 RTGEM生产工艺 |
| 4.3.2 RTGEM性能测试 |
| 4.3.3 高计数率版本的RTGEM |
| 4.3.4 大面积的S-RTGEM |
| 4.4 阻性井型THGEM探测器 |
| 4.4.1 RWELL简介 |
| 4.4.2 5cm×5cm RWELL |
| 4.4.3 二维位置读出的RWELL探测器 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于THGEM的穿越辐射探测器 |
| 5.1 探测器设置 |
| 5.1.1 辐射体选择 |
| 5.1.2 探测器工作气体 |
| 5.1.3 探测器原型 |
| 5.1.4 读出电极与读出电子学 |
| 5.2 探测器实验室测试 |
| 5.3 TRD性能的束流测试 |
| 5.3.1 束流测试系统 |
| 5.3.2 束流测试结果 |
| 5.3.3 TRD电子鉴别能力分析 |
| 5.3.4 影响TRD性能的因素分析 |
| 第六章 总结和展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
| 已发表论文 |
| 已授权的发明专利 |
| 会议报告 |
（5）In掺杂CdTeSe晶体生长与缺陷调控（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 CdTeSe晶体的物理性能 |
| 1.2.1 晶体结构 |
| 1.2.2 晶体能带结构 |
| 1.2.3 晶体伪二元相图 |
| 1.3 CdTeSe晶体研究现状 |
| 1.3.1 晶体的制备方法 |
| 1.3.2 Se元素的B位取代原理 |
| 1.3.3 CdTeSe晶体发展现状 |
| 1.4. CdTeSe晶体掺杂研究 |
| 1.5. CdTeSe晶体中的缺陷能级 |
| 1.5.1 晶界/孪晶 |
| 1.5.2 Te夹杂/沉淀 |
| 1.6. 选题的背景及意义 |
| 1.7 本文的研究思路及内容 |
| 2 实验方法及原理 |
| 2.1 晶体生长工艺设计 |
| 2.1.1 晶体生长方法 |
| 2.1.2 晶体生长设备 |
| 2.2 晶体的加工处理 |
| 2.2.1 晶体切片 |
| 2.2.2 晶片表面处理 |
| 2.3 晶体测试分析方法 |
| 2.3.1 X射线衍射分析 |
| 2.3.2 晶锭中元素分布及其含量分析 |
| 2.3.3 红外透过光谱测试 |
| 2.3.4 紫外-可见-近红外光谱测试 |
| 2.3.5 光致发光测试 |
| 2.3.6 红外透过显微镜观察Te夹杂/沉淀相 |
| 2.3.7 Raman光谱测试 |
| 2.3.8 电流-电压测试 |
| 2.3.9 电流-时间测试 |
| 3 In掺杂CdTeSe晶体生长研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 CdTeSe晶体生长工艺 |
| 3.2.1 坩埚处理 |
| 3.2.2 配料及封装 |
| 3.2.3 多晶料合成 |
| 3.2.4 Te过量法生长CdTeSe单晶 |
| 3.3 晶体质量分析 |
| 3.3.1 晶体宏观形貌分析 |
| 3.3.2 晶体结构分析 |
| 3.3.3 分凝研究 |
| 3.4 CdTeSe晶体的In掺杂浓度 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 CdTeSe晶体光电性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 CdTeSe晶体光学性能研究 |
| 4.2.1 UV-Vis-NIR透过光谱分析 |
| 4.2.2 红外透过光谱分析 |
| 4.2.3 晶体中的富Te相 |
| 4.3 CdTeSe晶体电学性能研究 |
| 4.3.1 电极制备 |
| 4.3.2 I-V特性分析 |
| 4.3.3 I-t特性分析 |
| 4.3.4 载流子传输性能分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 晶体缺陷能级分析及调控 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 Raman光谱分析 |
| 5.3 光致发光谱特性分析 |
| 5.3.1 10k下CdTeSe晶体的典型PL谱分析 |
| 5.3.2 CdTeSe晶体的变温PL谱分析 |
| 5.4 CdTeSe晶体缺陷能级分析 |
| 5.4.1 PL峰位与温度的变化关系 |
| 5.4.2 积分强度与温度的变化关系 |
| 5.5 CdTeSe晶体缺陷调控 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及成果 |
| 致谢 |
（6）高分辨率阵列探测器航空伽马能谱仪研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 航空伽马能谱仪研究路径与现状 |
| 1.2.2 航空伽马能谱仪电子线路单元研究现状 |
| 1.3 主要研究内容与技术路线 |
| 1.4 主要研究成果与创新点 |
| 第2章 高能量分辨率阵列航空伽马能谱探测器设计 |
| 2.1 阵列航空伽马能谱探测器设计依据 |
| 2.1.1 地-空界面伽马能谱分布 |
| 2.1.2 辐射体上空伽马射线注量率 |
| 2.1.3 高能量分辨率伽马射线探测器性能分析 |
| 2.1.4 航空伽马能谱测量最低可探测活度 |
| 2.2 阵列航空伽马能谱探测器设计与实现 |
| 2.2.1 溴化铈晶体生长、封装 |
| 2.2.2 光电倍增管的选型 |
| 2.2.3 高压电源设计 |
| 2.2.4 前置读出电路设计 |
| 2.3 闪烁计数器性能测试 |
| 2.3.1 震动测试 |
| 2.3.2 电磁兼容性测试 |
| 2.3.3 高低温测试 |
| 2.3.4 溴化铈/溴化镧闪烁计数器能量分辨率测试 |
| 2.4 基于阵列探测器的航空伽马能谱探头设计 |
| 2.4.1 混合谱合成技术 |
| 2.4.2 探测器阵列的几何结构设计 |
| 2.4.3 伽马能谱探头机械结构设计 |
| 第3章 多参数核脉冲信号处理技术研究 |
| 3.1 粒子模式多参数核脉冲处理技术 |
| 3.2 脉冲信号时间信息提取技术 |
| 3.2.1 高精度时间信息提取理论原理 |
| 3.2.2 高精度时间提取电路设计 |
| 3.2.3 高精度时间提取电路性能测试 |
| 3.2.4 数字时间提取算法设计 |
| 3.3 高精度数字脉冲幅度提取技术 |
| 3.3.1 数字极零相消器 |
| 3.3.2 数字滤波成形器 |
| 第4章 64通道多参数伽马能谱采集技术与实现 |
| 4.1 64通道DMCA阵列设计 |
| 4.1.1 DMCA电路设计 |
| 4.1.2 DMCA算法实现 |
| 4.2 主控制器设计 |
| 4.2.1 FPGA与 ARM控制器电路设计 |
| 4.2.2 时钟同步与触发电路设计 |
| 4.2.3 高速通信电路设计 |
| 4.3 电源转换电路设计 |
| 4.4 反康增峰技术 |
| 4.4.1 反康增峰原理及实现 |
| 4.4.2 反康增峰测试结果 |
| 4.5 ~(241)Am源低能伽马射线稳谱技术 |
| 4.6 多通道伽马能谱采集器性能测试 |
| 4.6.1 四通道DMCA性能测试 |
| 4.6.2 主控制器性能测试 |
| 第5章 高分辨阵列航空伽马能谱测量系统软件设计与实现 |
| 5.1 系统软件总体设计 |
| 5.2 系统软件各功能介绍 |
| 第6章 高分辨阵列航空伽马能谱仪测试与初步应用 |
| 6.1 高分辨阵列航空伽马能谱测量系统构成 |
| 6.2 系统静态测试 |
| 6.2.1 系统分辨率测试 |
| 6.2.2 系统稳定性及谱漂测试 |
| 6.3 系统动态飞行实验 |
| 6.3.1 系统本底测量 |
| 6.3.2 系统高度校准测试 |
| 6.3.3 重复测线测量及早晚校 |
| 6.4 系统初步应用 |
| 6.4.1 测量系统及实测数据 |
| 6.4.2 试验区应用效果 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得学术成果 |
（7）用于X/γ射线剂量率测量的厚GEM探测器研究（论文提纲范文）
| 缩略语表 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 前言 |
| 第一章 国内外研究现状及本文研究内容 |
| 1.1 X/γ射线剂量率探测器发展情况 |
| 1.2 传统气体探测器X/γ剂量(率)测量问题 |
| 1.2.1 探测效率 |
| 1.2.2 本征死时间 |
| 1.3 厚型气体电子倍增器 |
| 1.3.1 结构与工作特性 |
| 1.3.2 相关应用领域 |
| 1.3.3 厚GEM用于X/γ剂量率测量中的问题 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第二章 厚GEM探测器增益与探测效率的仿真计算 |
| 2.1 厚GEM膜增益与探测器探测效率 |
| 2.2 厚GEM膜增益模拟计算 |
| 2.2.1 电场模拟 |
| 2.2.2 气体放电 |
| 2.3 厚GEM探测器对X/γ射线的探测效率 |
| 2.3.1 本征探测效率η_0的计算 |
| 2.3.2 信号甄别效率η_Δ的计算 |
| 2.4 本章小节 |
| 第三章 流气式厚GEM探测器设计 |
| 3.1 流气式厚GEM探测器结构组成 |
| 3.2 厚GEM膜的设计 |
| 3.2.1 厚GEM膜结构尺寸 |
| 3.2.2 厚GEM膜基材选择 |
| 3.3 厚GEM探测器优化设计 |
| 3.3.1 材料优选 |
| 3.3.2 结构优化 |
| 3.3.3 电场优化 |
| 3.4 流气式腔室设计 |
| 3.5 本章小节 |
| 第四章 流气式厚GEM探测器X/γ剂量率性能测试 |
| 4.1 测试系统搭建 |
| 4.1.1 高压电路 |
| 4.1.2 读出系统 |
| 4.1.3 系统搭建 |
| 4.1.4 噪声问题分析与处理 |
| 4.2 X/γ剂量率响应实验 |
| 4.2.1 确定工作电压 |
| 4.2.2 剂量率响应 |
| 4.3 其他性能测试 |
| 4.3.1 能量响应 |
| 4.3.2 角响应 |
| 4.3.3 辐照稳定性 |
| 4.4 与G-M计数管性能比较 |
| 4.5 本章小节 |
| 第五章 密闭式厚GEM集成探测器设计与实验 |
| 5.1 密闭式腔室设计 |
| 5.2 高压与读出电路设计 |
| 5.2.1 高压电路 |
| 5.2.2 读出电路 |
| 5.3 密闭式厚GEM探测器性能测试 |
| 5.3.1 系统搭建与噪声分析 |
| 5.3.2 低气压性能实验 |
| 5.3.3 辐照稳定性实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 A 增益刻度和测量方法 |
| A.1 增益刻度方法 |
| A.2 增益测量方法 |
| 附录 B 部分实验数据 |
| B.1 厚GEM探测器γ剂量率响应实验数据 |
| B.2 基于集成式读出系统γ剂量率响应实验数据 |
| B.3 能量响应实验数据 |
| B.4 角响应实验数据 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
| 主要简历 |
| 致谢 |
（8）基于碲锌镉探测器的γ射线测厚仪的研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 测厚仪的分类及其原理 |
| 1.2 γ射线测厚仪的研究现状 |
| 1.3 γ射线测厚仪的研究目的及内容 |
| 1.3.1 研究目的 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 第二章 碲锌镉探测器的工作原理和性能测试 |
| 2.1 碲锌镉探测器的工作原理 |
| 2.2 碲锌镉探测器的分类 |
| 2.2.1 平面型CdZnTe探测器 |
| 2.2.2 半球型CdZnTe探测器 |
| 2.2.3 像素型CdZnTe探测器 |
| 2.2.4 共面栅型CdZnTe探测器 |
| 2.2.5 弗里希栅格型CdZnTe探测器 |
| 2.3 碲锌镉探测器的选型 |
| 2.4 碲锌镉探测器的性能测试 |
| 2.4.1 工作电压的测量 |
| 2.4.2 能量分辨率的稳定度测试 |
| 2.5 碲锌镉、高纯锗和碘化钠性能对比 |
| 2.5.1 探测器和放射源介绍 |
| 2.5.2 能谱测量结果对比 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 蒙特卡罗方法和MCNP程序实验模拟 |
| 3.1 蒙特卡罗方法 |
| 3.1.1 蒙特卡罗方法在粒子输运问题中的应用 |
| 3.1.2 蒙特卡罗方法的误差 |
| 3.1.3 蒙特卡罗方法的特点 |
| 3.2 MCNP软件及模拟 |
| 3.2.1 MCNP软件概述 |
| 3.2.2 MCNP模拟模型 |
| 3.2.3 不同金属厚度模拟结果及分析 |
| 3.2.4 不同金属材料模拟结果及分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 背散射测厚仪结构设计和实验 |
| 4.1 背散射测厚仪总体设计 |
| 4.2 蒙特卡罗模拟结果及分析 |
| 4.3 实验测量结果及分析 |
| 4.3.1 碲锌镉探测器背散射实验 |
| 4.3.2 碘化钠探测器透射实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 在线测厚仪结构设计和实验 |
| 5.1 在线测厚仪总体设计 |
| 5.2 固定测厚实验及结果 |
| 5.2.1 蒙特卡罗模拟结果 |
| 5.2.2 固定测量实验结果 |
| 5.3 在线测厚实验及结果 |
| 5.3.1 碲锌镉测厚仪在线测量 |
| 5.3.2 碘化钠测厚仪在线测量 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及成果目录 |
（9）基于石英包层晶体闪烁光纤的电离辐射剂量传感研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 闪烁光纤探测器研究现状 |
| 1.2.1 有机闪烁光纤 |
| 1.2.2 无机闪烁光纤 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 石英包层晶体闪烁光纤电离辐射探测原理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 电子与物质的相互作用 |
| 2.2.1 电离阻止 |
| 2.2.2 韧致辐射 |
| 2.2.3 多次散射 |
| 2.3 无机闪烁体的辐射发光机制 |
| 2.4 PMT工作原理 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 石英包层晶体闪烁光纤的选型设计与制备 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 石英包层晶体闪烁光纤的选型设计 |
| 3.2.1 纤芯材料的基本要求 |
| 3.2.2 纤芯材料的选型 |
| 3.3 SLCF光纤的制备 |
| 3.3.1 无机闪烁光纤的制备方法 |
| 3.3.2 基于改进的插棒法的SLCF光纤制备 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于Geant4的闪烁光纤仿真电子辐照实验 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Geant4辐射模拟方式与体系架构 |
| 4.3 Geant4仿真辐照实验设计 |
| 4.3.1 探测器设计 |
| 4.3.2 物理过程设置与初级事例生成 |
| 4.3.3 数据收集提取 |
| 4.4 闪烁光纤仿真电子辐照实验 |
| 4.4.1 SLCF仿真电子辐照实验 |
| 4.4.2 SLCF光纤长度优化实验 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于SLCF闪烁光纤的电子辐照实验 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于初步传感系统的电子辐照实验 |
| 5.2.1 初步传感系统的设计与搭建 |
| 5.2.2 基于初步传感系统的电子辐照实验 |
| 5.3 辐射传感系统的优化设计 |
| 5.3.1 系统硬件的优化设计 |
| 5.3.2 控制软件的优化设计 |
| 5.4 基于改进传感系统的电子辐照实验 |
| 5.4.1 实验步骤 |
| 5.4.2 实验结果分析 |
| 5.5 SLCF电子辐射剂量响应的影响因素 |
| 5.5.1 光纤被辐照长度 |
| 5.5.2 光纤与辐射源的距离 |
| 5.5.3 光纤与电子束流的角度 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（10）CVD金刚石膜辐射探测器的研制与性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与研究内容 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究目的及研究内容 |
| 1.1.3 研究思路及创新点 |
| 1.2 核辐射探测原理 |
| 1.2.1 核辐射 |
| 1.2.2 带电重粒子与物质相互作用及探测原理 |
| 1.2.3 快电子与物质相互作用及探测原理 |
| 1.2.4 X/γ射线与物质相互作用及探测原理 |
| 1.2.5 中子与物质相互作用及探测原理 |
| 1.3 常用的核辐射探测器 |
| 1.3.1 气体探测器 |
| 1.3.2 闪烁体探测器 |
| 1.3.3 半导体探测器 |
| 1.4 辐射探测器的主要性能指标 |
| 1.5 金刚石辐射探测器的优势 |
| 1.5.1 金刚石辐射探测器的材料优势 |
| 1.5.2 金刚石辐射探测器的性能优势 |
| 1.5.3 金刚石辐射探测器的广泛应用 |
| 第2章 金刚石辐射探测器的研究 |
| 2.1 金刚石辐射探测器的国内外研究现状 |
| 2.1.1 国外研究现状 |
| 2.1.2 国内研究现状 |
| 2.2 金刚石辐射探测器的工作原理 |
| 2.2.1 金刚石带电粒子及电磁辐射探测器的工作原理 |
| 2.2.2 金刚石中子探测器的工作原理 |
| 2.3 金刚石辐射探测器的性能指标 |
| 2.4 金刚石辐射探测器的制作过程 |
| 2.5 金刚石辐射探测器制备的难点及解决方法 |
| 2.5.1 金刚石探测器制备的难点 |
| 2.5.2 解决办法 |
| 第3章 金刚石膜的制备及EACVD装置的优化 |
| 3.1 金刚石的性质及类别 |
| 3.2 金刚石膜的性质及应用 |
| 3.3 CVD金刚石膜的制备方法 |
| 3.3.1 金刚石(膜)的制备方法 |
| 3.3.2 几种常用CVD方法的比较 |
| 3.4 金刚石膜的表征方法 |
| 3.5 金刚石膜的成膜机理及EACVD装置优化 |
| 3.5.1 CVD成膜机理 |
| 3.5.2 EACVD装置优化 |
| 第4章 多晶金刚石膜X射线探测器的研制及其在Z箍缩X射线探测中的性能 |
| 4.1 应用背景介绍 |
| 4.2 多晶金刚石膜X射线探测器的研制 |
| 4.2.1 金刚石膜材料的选择 |
| 4.2.2 金刚石膜的制备 |
| 4.2.3 金刚石膜的表征 |
| 4.2.4 金刚石膜的电极制作 |
| 4.2.5 金刚石膜探测器的封装 |
| 4.2.6 金刚石膜探测器的电学特性测试 |
| 4.3 探测器的标定及Z箍缩实验测量结果 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 单晶金刚石膜中子探测器的研制及其在14.1MeV氘氚聚变中子探测中的性能 |
| 5.1 应用背景介绍 |
| 5.2 金刚石中子探测器的研制 |
| 5.3 D-T核聚变反应中子的探测 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 CVD多晶金刚石膜脉冲磁场探测器的研制及其探测性能 |
| 6.1 应用背景介绍 |
| 6.2 脉冲磁场差分探测器的研制 |
| 6.3 脉冲磁场差分探测器的测试 |
| 6.4 小结 |
| 第7章 总结和展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者攻读学位期间的科研成果 |
| 致谢 |
四、80mm灵敏直径辐射探测器（论文参考文献）
- [1]第三代半导体辐射探测器研究进展[J]. 梁红伟,廖传武,夏晓川,龙泽,耿昕蕾,牛梦臣,韩中元. 科技导报, 2021(14)
- [2]基于卤化铅基钙钛矿单晶探测器的制备与性能研究[D]. 姚梦楠. 吉林大学, 2021(01)
- [3]钙钛矿单晶表面态的精密调控及光电器件的研究[D]. 宋益龙. 吉林大学, 2021(01)
- [4]应用于穿越辐射探测的厚型气体电子倍增器研究[D]. 宋国锋. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [5]In掺杂CdTeSe晶体生长与缺陷调控[D]. 王吉. 西安工业大学, 2021(02)
- [6]高分辨率阵列探测器航空伽马能谱仪研制[D]. 杨寿南. 成都理工大学, 2020
- [7]用于X/γ射线剂量率测量的厚GEM探测器研究[D]. 李志远. 军事科学院, 2020(02)
- [8]基于碲锌镉探测器的γ射线测厚仪的研制[D]. 叶萌. 广西大学, 2020(03)
- [9]基于石英包层晶体闪烁光纤的电离辐射剂量传感研究[D]. 陈子君. 燕山大学, 2020(01)
- [10]CVD金刚石膜辐射探测器的研制与性能研究[D]. 许平. 南华大学, 2020(01)