МОДЕЛЬ ФІЗИЧНИХ ПРОЦЕСІВ В ПЕРВИННОМУ І ВТОРИННОМУ ПЕРЕТВОРЮВАЧАХ ДЕТЕКТОРА

Анотація

Рівень розвитку і застосування радіаційних технологій в значній мірі визначається станом ядерного приладобудування. Поява сучасних напівпровідникових датчиків вперше зв'язало ядерне приладобудування і електроніку в єдиний комплекс - напівпровідниковий детектор. У ньому поєднуються взаємозалежні по розв'язуванню задачі і параметрам напівпровідниковий первинний перетворювач іонізуючого випромінювання (датчик), вторинний перетворювач інформації від датчика (електроніка) і програмне забезпечення для обробки цієї інформації.Структурна схема детектора складається з двох основних частин: первинного перетворювача енергії іонізуючого випромінювання (ІІ) в електричний сигнал - датчика; вторинного перетворювача цього електричного сигналу.Характеристики детектора визначаються, головним чином, фізичними властивостями кристала напівпровідника як чутливого елемента первинного перетворювача, а також особливостями процесу реєстрації електричного сигналу.

Процес реєстрації ІІ полягає в перетворенні неелектричної величини, що характеризує його, в електричний сигнал. Інакше кажучи, при цьому перетворюється один вид енергії - енергія ІІ - в інший, більш зручний для обробки і накопичення інформації. У датчику випромінювання виникає імпульс струму або напруги безпосередньо в результаті іонізації його активного середовища - напівпровідника, цей імпульс несе велику інформацію. Перш за все, він коррелирован з моментом часу ядерного процесу. Крім того, імпульс відзначає факт випромінювання радіації в межах тілесного кута, під яким датчик видно від джерела. Амплітуда імпульсу часто служить мірою енергетичних втрат випромінювання в датчику. Форма імпульсу відрізняється для різних видів випромінювання, а також для різних областей і кутів попадання випромінювання в датчик.

В роботі створена модель детектора гамма-випромінювання як єдиної системи первинного та вторинного перетворювачів. Вона містить фізичний аналіз і аналітичне уявлення процесів, що відбуваються в CdZnTe-датчику і електронному зовнішнього підсилювача. Показано, що в датчику збір зарядів різниться в часі, що призводить до розкиду імпульсів сигналу по тривалості і амплітуді. У зв'язку з цим в моделі показана необхідність використання зарядово-чутливого попереднього підсилювача. Основною перевагою моделі є вирішення проблеми оптимізації співвідношення сигнал/шум в детекторі.