辐射探测器应用及发展
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红外探测技术的发展及应用红外探测技术是一种通过感应和探测物体所发出的红外辐射来实现目标识别、跟踪和测量等应用的技术。
它是利用物体的红外辐射特性进行探测和识别的一种无接触的检测技术。
红外辐射是太阳光以外的一种电磁波,其频率在可见光和微波之间,具有热量传递的特性。
因此,红外探测技术在许多领域都有重要的应用,如军事、医疗、工业、环境监测等。
红外探测技术最早起源于二战期间的军事领域,用于军事目标的侦测和跟踪,包括敌方飞机、坦克、导弹等。
在军事领域,红外探测技术具有无信号强光、窄视场、抗遮蔽、夜间工作等优势。
随着红外技术的进一步发展,红外侦测系统已经广泛应用于导弹早期预警、战略侦察、无人机侦察等军事应用中,成为军事目标侦测的重要手段。
在工业应用中,红外探测技术可以用于温度测量、缺陷检测、火灾预警等领域。
例如,红外热像仪能够通过测量物体表面的红外辐射,得到物体的温度分布图像,从而实现对不同温度区域的定量测量和分析。
这种技术广泛应用于工业生产过程中的温度监测、故障诊断、质量控制等方面,如电力设备、钢铁冶炼、石油化工等。
另外,红外相机也可以用于检测物体表面的缺陷和隐藏的缺陷,如裂纹、气泡、材料变形等。
在医疗应用中,红外探测技术可以用于体温测量、疾病诊断等方面。
红外体温计通过测量人体皮肤发出的红外辐射,可以非接触、快速地测量人体的体温,减少传统体温计存在的交叉感染风险。
此外,红外光谱技术也可以用于检测人体内部的组织和细胞的红外辐射特征,从而实现早期疾病的诊断和治疗。
在环境监测领域,红外探测技术可以用于大气污染监测、火山喷发监测等方面。
红外辐射与大气中的气体分子发生相互作用,可以通过监测红外辐射来判断大气中是否存在污染物,并进一步分析污染物的类型和浓度。
此外,红外探测技术还可以用于监测火山活动中的热辐射,从而预测火山喷发的可能性和规模,保证周边地区的安全。
在安防领域,红外探测技术可以用于应对恶劣环境下的视频监控、人员活动跟踪等任务。
探测器技术的发展和应用探测器是一种能够将某种特定信号转换成电信号的设备。
它在科学技术,医疗诊断,能源工业和许多其他领域中都有广泛的应用。
从最简单的手持雷达到高能粒子探测器和医用放射性同位素扫描仪,探测器技术正在不断发展和提高。
本文将简要探讨探测器技术的发展历程及其应用领域。
1. 探测器技术的初期发展探测器技术的发展可以追溯到20世纪初。
早期的探测器包括闪烁计数器和用于测量辐射的盖革计数器。
这些探测器虽然精度不高,但已经为探测器技术的后续发展奠定了基础。
20世纪40年代,评估核武器威力的“曼哈顿计划”使探测器技术得到了迅速发展。
随着科学家对辐射和粒子的理解深入,探测器技术的性能得到了显著提高。
闪烁探测器、同位素计数器和气泡室是此时代表性的探测器。
2. 探测器技术的改进1960年代,半导体材料的应用让探测器技术得到了突飞猛进的发展。
由于半导体探测器具有快速响应,永久累积和高分辨率的特点,使得它们在粒子物理学、核物理学和天体物理学等领域中得到了广泛应用。
光电探测器也得到改进。
在新的探测器中,CCD(Charge-coupled device)成像器于1970年代被首次提出,并且成为现代数码相机的关键组件之一。
3. 探测器技术的应用探测器技术广泛应用于物理学、天文学、核工业和生物医学等领域。
在粒子物理学中,用于发现和识别粒子的大型探测器,如ATLAS、CMS和Belle II等,采用复杂的气体和固体探测器,涵盖几千到数万个探测元件。
这些探测器能够测量粒子的轨迹、动量、能量、电荷等。
天文学的天文望远镜和光电探测器用于观测和测量恒星的光谱,探测黑洞、彗星,以及研究暗物质和暗能量等。
宇宙中的射线天文学也是一个非常激动人心的领域。
一些探测器被装在航天飞机和空间站上,以避免地球大气层对探测器测量影响。
核工业则使用探测器来监测工业设施附近的放射性污染物。
在医学上,探测器被用于分析人体组织的成像、核素诊断及治疗等。
PET(正电子发射计算机断层摄影术)是一种新型同位素医学诊断技术,它利用放射性同位素从体内测量射线,并用特殊的探测器扫描身体从而提供医生的精确定位。
红外探测技术的应用及发展红外探测技术是指利用红外辐射进行探测的技术。
红外辐射是一种波长长于可见光、但又短于微波的电磁辐射,它的特点是能够穿透雾霾、烟尘、冷、黑暗等环境,并且能够“看透”墙壁、土壤等一些不透明的物质。
红外探测技术在军事、安防、医疗、环境监测、工业检测等领域有广泛的应用。
本文将从这些方面展开讨论红外探测技术的应用及发展。
一、军事领域红外探测技术在军事领域的应用是最早的,也是最广泛且深入的。
红外成像系统可以探测到敌方的红外辐射,包括敌方的各种装备、人员和机动装置等。
通过红外成像系统,军方可以在战场上实时监测敌方的动态,提早获得情报并制定应对措施。
红外探测技术还可以用于导弹制导、无人机监测、夜视仪等方面的应用,提高军方对战场的战术优势。
二、安防领域红外探测技术在安防领域的应用也非常广泛。
红外监控设备可以在光线较暗或者完全黑暗的环境下实时监测到人员或者物体的活动信息,并及时报警。
这些设备可以用于监控大型建筑物、重要设施、银行、监狱、机场、地铁等场所,确保这些重要场所的安全。
红外探测技术还可以用于人脸识别、指纹识别、虹膜识别等生物识别技术中,提高安防系统的准确性和可靠性。
三、医疗领域红外成像技术在医疗领域的应用很广泛。
红外热像仪可以检测到人体表面的温度分布,进而识别出问题部位。
这对于诊断疾病、监测疗效、判断受伤程度等方面都有很大帮助。
红外探测技术还可以用于手术中的定位和导航,提高手术的精确性和安全性。
红外探测技术还在医学影像领域得到了广泛应用,比如红外显影等技术,可以更清晰地显示出人体内部的结构。
四、环境监测领域红外探测技术在环境监测领域的应用也得到了广泛的推广。
红外辐射可以检测出大气中的污染物,比如二氧化碳、甲烷等,用于监测大气质量和气候变化。
红外探测技术还可以用于水质监测、土壤质量检测等方面,对于环境保护和农业发展具有重要意义。
五、工业检测领域红外探测技术在工业检测领域也有重要的应用。
红外成像技术可以监测机械设备的运行状态,及时发现异常情况并进行维修保养。
红外探测技术的应用及发展红外探测技术是一种利用物体发出的红外辐射进行探测和测量的技术,广泛应用于军事、安防、医疗、环境监测等领域。
随着科技的不断发展,红外探测技术也在不断创新和发展,应用范围越来越广泛。
红外探测技术在军事领域具有重要应用。
红外探测技术可以用于军事情报收集、目标探测及追踪、导弹导航制导、夜视仪器等军事装备的研制。
在敌我辨识系统中,红外探测技术可以通过识别目标的红外辐射特征,实现对敌方目标的辨识和跟踪,提高战争的胜算。
红外探测技术在安防领域具有广泛应用。
目前,许多安防系统都采用了红外探测技术,如红外感应器、红外摄像机等。
这些设备可以通过探测红外辐射来实现入侵报警、监控摄像等功能。
红外探测技术在安防领域的应用,极大地提高了安全性能,成为现代社会不可或缺的一部分。
红外探测技术在医疗领域也有重要应用。
红外辐射可以穿透人体,通过红外探测技术可以实现对人体内部的温度、血液循环、代谢活动等进行监测和诊断。
这对于一些需要定期监测身体状态的患者和康复者来说,是一种非侵入性、快速、方便的监测手段。
红外探测技术在环境监测中也有着广泛的应用。
红外辐射可以用于气象观测、环境污染监测、海洋资源勘测等方面。
在大气污染监测中,红外探测技术可以检测并分析大气中的污染物,帮助环保部门及时采取措施,改善环境质量。
红外探测技术在应用中也在不断发展。
目前,红外探测器件的灵敏度、分辨率、响应速度等性能得到了大幅提升,使得红外探测技术的应用更加精确和可靠。
红外成像技术的应用也日益增多,红外相机的分辨率不断提高,可以实现对更大范围的目标进行高精度的红外成像。
随着红外技术的广泛应用,也带来了一些新的问题和挑战。
红外探测技术对环境温度、湿度等因素非常敏感,这可能导致探测结果的误差。
红外探测技术在一些特殊环境下的应用也受到限制,例如在高温、高湿度、低温等极端环境中,探测性能可能会受到影响。
红外探测技术在各个领域的应用广泛,发展迅速。
随着红外技术的不断创新和突破,相信红外探测技术将在未来的发展中发挥更大的作用。
2024年核辐射探测器市场规模分析1. 引言核辐射探测器是一种用于检测和测量核辐射的仪器。
随着核能的广泛应用以及核辐射事故频发,核辐射探测器市场经历了快速增长。
本文旨在对核辐射探测器市场规模进行深入分析。
2. 市场概述核辐射探测器市场是一个庞大且不断扩大的市场。
随着核工业的发展,核辐射探测器在核电站、核医学、核材料检测等领域得到了广泛应用。
此外,核辐射事故的频发也推动了核辐射探测器市场的增长。
市场的发展趋势主要包括技术创新、产品多样化和应用领域的扩大等。
3. 市场规模分析3.1 市场收入核辐射探测器市场的收入主要来自于设备的销售和相关服务的提供。
根据市场研究公司的数据显示,核辐射探测器市场的年收入在过去几年持续增长。
预计未来几年,市场收入将进一步增加。
3.2 市场份额核辐射探测器市场竞争激烈,有多家知名厂商参与竞争。
根据市场份额的数据显示,市场领导者拥有相对较大的市场份额。
然而,市场份额分布不均衡,市场上还存在一些小型企业和新进入者。
3.3 市场增长率核辐射探测器市场增长势头强劲。
市场增长率主要受到核能行业的发展和核辐射问题的关注程度影响。
预计随着核能行业的继续扩大以及对核辐射监测要求的增加,核辐射探测器市场将保持较快的增长。
4. 市场驱动因素与约束因素4.1 驱动因素•核能行业的发展促进了核辐射探测器市场的增长。
核电站、核医学等领域的需求不断增加。
•核辐射事故频发使公众和政府对核辐射监测的关注度提高,推动了市场的增长。
•技术的不断创新使得核辐射探测器更加精确、灵敏和便携,提高了市场需求。
4.2 约束因素•控制成本是核辐射探测器市场的约束因素之一。
高成本限制了一些潜在客户的购买能力。
•监管和法规对核辐射探测器市场的约束也较大。
特别是在一些国家和地区,核辐射探测器需符合严格的监管要求才能上市销售。
5. 市场前景与趋势核辐射探测器市场的前景非常广阔。
随着核工业的不断发展,核辐射探测器的需求将会继续增长。
2024年核辐射探测器市场分析现状核辐射探测器是一种广泛应用于核能领域的关键设备,用于测量和监测核辐射水平。
随着核能行业的不断发展壮大以及核辐射安全的重要性日益凸显,核辐射探测器市场也呈现出快速增长的趋势。
本文将对核辐射探测器市场的现状进行分析。
市场规模与增长趋势根据市场研究数据显示,核辐射探测器市场在过去几年里保持了稳定的增长态势。
预计到2025年,核辐射探测器市场规模将达到XX亿美元,年复合增长率约为XX%。
这主要得益于核能行业的快速发展以及核辐射安全意识的提高。
市场驱动因素核辐射探测器市场的增长主要受到以下几个驱动因素的影响:1. 核能行业的发展核能作为清洁能源的重要组成部分,得到了广泛应用和推广。
随着越来越多的国家投资于核能项目,对核辐射探测器的需求也相应增加。
2. 核辐射安全意识的提高核辐射对人类健康和环境安全造成潜在威胁,因此核辐射安全意识的提高成为推动核辐射探测器市场增长的重要因素。
政府对核辐射监测的规定和要求也促使核辐射探测器的需求增长。
3. 技术进步和创新随着科技的进步,核辐射探测器的性能不断提高。
新型的探测器具有更高的灵敏度、更广的测量范围以及更低的误差率,使其在核能行业中得到更广泛的应用。
市场份额与竞争格局目前,核辐射探测器市场呈现出一定的集中度。
少数大型公司占据了市场的主导地位,它们通过产品创新、技术合作和市场扩张来不断保持竞争优势。
然而,随着市场的不断扩大和新型技术的涌现,市场竞争也在逐渐加剧。
一些新进入市场的公司通过提供具有竞争力的产品和不断改善客户服务来争夺市场份额。
此外,市场中还存在着一些小型公司和地区性企业,它们主要通过定制化需求和细分市场来获取利润空间。
市场区域分布核辐射探测器市场的地理分布主要集中在发达国家和新兴市场。
美国、中国、日本、德国等国家是市场的主要贡献者,这些国家在核能领域的发展和核辐射安全方面投入巨大。
新兴市场国家,如印度、巴西和韩国等,正逐渐加大对核能行业的投资,推动了核辐射探测器市场的增长。
核辐射探测仪器的技术发展与应用近年来,核辐射安全问题备受关注。
核辐射探测仪器作为核辐射安全的重要工具,其技术发展与应用也日益成为研究的焦点。
本文将探讨核辐射探测仪器的技术发展和应用,并对其未来发展进行展望。
一、核辐射探测仪器的技术发展核辐射探测仪器的技术发展经历了多个阶段。
最早的核辐射探测仪器是基于闪烁体原理的。
闪烁体是一种能将入射粒子的能量转化为可见光的材料,通过探测可见光来判断辐射剂量。
然而,闪烁体探测器存在灵敏度低、体积大等问题,限制了其应用范围。
随着半导体技术的发展,半导体探测器逐渐成为核辐射探测仪器的主流。
半导体探测器具有高灵敏度、快速响应等优点,能够准确测量辐射剂量。
其中,硅探测器和硒探测器是常用的半导体探测器。
硅探测器适用于低能辐射的测量,而硒探测器则适用于高能辐射的测量。
此外,半导体探测器还可以与电子学设备相结合,实现自动化数据采集和处理,提高测量效率。
近年来,纳米技术的发展为核辐射探测仪器的技术创新提供了新的可能。
纳米材料具有较大的比表面积和量子效应等特点,可以提高探测器的灵敏度和分辨率。
例如,利用纳米材料制备的纳米探测器可以实现对低剂量辐射的高灵敏度探测。
此外,纳米技术还可以用于制备多功能探测器,实现对不同类型辐射的同时测量。
二、核辐射探测仪器的应用核辐射探测仪器在核能、医疗、环境等领域具有广泛的应用。
在核能领域,核辐射探测仪器用于核电站、核燃料加工厂等场所的辐射监测。
通过实时监测辐射水平,可以及时采取措施保障工作人员和环境的安全。
在医疗领域,核辐射探测仪器被广泛应用于放射治疗和核医学诊断。
放射治疗是一种利用放射性同位素或线性加速器产生的高能射线杀灭肿瘤细胞的方法。
核辐射探测仪器可以实时监测患者的辐射剂量,确保治疗的准确性和安全性。
在核医学诊断中,核辐射探测仪器用于测量放射性同位素在人体内的分布情况,帮助医生进行疾病的诊断和治疗。
此外,核辐射探测仪器还可以应用于环境监测和核辐射事故应急。
核辐射探测器的现状及其展望文章主要阐述了核辐射探测仪器的发展历史和国内外发展现状,并介绍了几款探测仪器及其相关技术,最后阐述了其技术的改进与发展趋势。
标签:核辐射探测;研究现状;展望一、核辐射探测器的发展历史核辐射探测器是通过使核辐射在气体、液体或者固体中发生电离效应、发光现象、物理变化或者化学变化来监测核辐射的仪器。
1896年法国科学家A.H.贝可勒尔研究含铀矿物质的荧光现象时,偶然发现铀盐能放射出穿透力很强可使照相底片感光的不可见射线。
不久人们在加有磁场的云室中研究这种射线时,证明它是由3种射线成分组成:α射线、β射线和γ射线。
贝可勒尔在发现放射性现象的同时使用照相底片(最初的核乳胶)实现了人类历史上的第一次核辐射探测。
云室、核乳胶等成为了最早的核辐射探测方法。
1908年,出现了气体电离探测器,但是还存在快速计数的问题。
而1931年由于脉冲计数器的出现,解决了快速计数问题。
1947年出现的闪烁计数器,利用物质密度远大于气体而提高了对粒子的探测效率。
例如使用的碘化钠(铊)闪烁体,对γ射线具有较高的能量分辨能力。
到了60年代初,半导体探测器的发明,促使能谱测量技术的发展。
对于现代用于核物理、高能物理等其他科学技术领域的各种探测器件和装置,都是以上面三种类型探测器件为基础经过不断改进创新而实现的。
现如今人们对核能利用的日益广泛,促进核监测能力不断发展。
迄今为止,核辐射探测仪器衍生了很多种类,所运用的原理也不尽相同,其与核辐射探测技术共同发展,相辅相成,都经历了计数、测谱以及图像显示等发展阶段。
能给出电信号的辐射探测器已不下百余种。
二、核辐射探测器的研究现状目前国内外针对不同场合、不同辐射种类、不同能量范围的辐射探测器有很多,其主要是利用粒子与物质之间的相互作用来进行工作,下面就对以下五大类探测器加以介绍。
(1)气体探测器:气体探测器作为一种核辐射探测器,其中最常用的比如有正比计数器(Proportional Counter)、盖革-弥勒(G-M)计数管等。
红外探测技术的应用及发展红外探测技术是利用物体的红外辐射特征来获取目标信息的一种技术。
它广泛应用于军事、安防、医疗、工业等领域。
在红外探测技术的发展过程中,从初期的单光束红外辐射测温仪器到现在的红外成像系统,其应用领域和技术性能都有了显著的提升。
在军事领域,红外探测技术被广泛用于导弹、无人机、战机、坦克等武器装备的瞄准、探测和导航系统中。
它可以实时监测和追踪敌方目标,提高武器系统的精确打击能力,增强战斗力。
在安防领域,红外探测技术被应用于监控和防盗系统中。
红外摄像机能够实时监测区域内的温度变化,并通过红外图像识别技术进行目标识别和跟踪,从而实现对潜在威胁的及时预警和防范。
红外探测技术还被应用于火灾预防和报警系统中,可以及时发现火源和烟雾,减少火灾的发生和损失。
在医疗领域,红外探测技术被应用于体温测量、疾病诊断和手术导航等方面。
通过红外成像仪器可以快速、无接触地测量人体表面的温度,用于发现体温异常或热源。
红外成像技术可以通过对人体表面热分布的分析,辅助医生进行疾病诊断和治疗。
而在手术导航方面,红外探测技术可以用来识别和定位人体内部组织结构,帮助医生进行手术操作。
在工业领域,红外探测技术被应用于工业生产过程的监测和控制。
通过红外测温仪器可以实时测量和监测工业生产过程中的物体温度,帮助工程师进行质量控制和故障检测。
红外辐射成像技术还可以通过对目标表面的红外分布图像进行分析,实现对材料的非接触式缺陷检测和质量评估。
随着科技的不断进步,红外探测技术也在不断发展。
目前,红外成像技术已经发展到高清晰度和高灵敏度的水平,成像质量和图像分辨率得到了显著提高。
红外探测器件的制造技术也在不断改进,红外成像设备的尺寸和重量得到了大幅度的减小。
这些技术的突破和创新为红外探测技术的应用提供了更广阔的发展空间。
辐射探测器应用及其发展摘要:本文详细的描述了辐射探测器的发展史,简单的介绍了探测器的分类和区别,最后重点阐述了GaN探测器的发展现状。
关键词:辐射探测器;GaN探测器Application and Development of Radiation DetectorChen heng(SF1606018)Abstract:In this paper, the history of radiation detectors is described in detail, and the classification and difference of detectors are introduced. Finally, the development of GaN detectors is discussed.Key words:Radiation detector;GaN detectors1.引言在当代社会中,由于社会发展的要求,对核物理实验与核科学的研究起到了巨大的推动作用,也是由以上科学的发展,导致了核辐射探测技术的进一步发展壮大,不管是就核科学技术研究来说,还是出于对公共安全的考虑,我们都必须对核辐射探测技术领域的发展提出更高的要求标准。
作为实现核辐射探测的关键,核辐射探测器的研制就显得尤为重要[1]。
相信我们仍然对2011年发生的日本福岛核电站事件记忆犹新,在那个事件中,日本福岛的第一核电站其中的1号反应堆发生爆炸。
这场爆炸立刻吸引了全世界的注意,人们对此都表现除了强烈的担忧,因为这不禁让人联想起另一个与之相类似的事件。
那就是在1986年,发生在前苏联的切尔诺比利的核电站出现的泄漏事故,那场事故所造成的深远影响至今仍没有消散。
因而,对核能的安全利用问题的讨论,使得辐射探测技术这一问题,再一次成为了国内外研究的一个热点。
众所周知,核能是由原子核的质量转变而成的能量,由爱因斯坦经典的质能方程E=mc2,方程中的E是代表的是能量,c代表的是光速,m代表的是质量。
在原子核的质量转变为能量的过程中会释放出巨大的能量。
同时,在核反应产生能量的过程中还有大量的射线被释放出来,这些射线会对人类和环境产生巨大的伤害。
射线主要有三种,分别为α,β和γ三种射线,其中α射线是He核,一张纸片就能轻易挡住,但是当其进入人体内部之时,却可以产生相当大的危害,β射线是电子流,皮肤如果被β射线照射到,就会产生明显的损伤。
以上两种射线的影响范围都比较小,穿透力也比较小,只要放射源不进入人体内,就不会对人体产生太大的伤害。
X射线和γ射线都是电磁波,由于它们都是波长很短的电磁波,因此它们的频率很高,穿透能力也很强,可以穿透人体和建筑物,产生危害的范围也比较广。
在我们生活的世界中具有放射性物质十分多,但是通常危害都不大。
只有类似核爆炸或是核电站泄漏等事故,其所产生的放射性物质才会造成广泛的影响,甚至造成人员伤亡。
由于人体对核辐射是无法感知的,因此要想探测核辐射的种类,能量和强度等就必须借助于核辐射探测器。
只有通过有效的方法来对辐射进行监测,才可以及时有效的降低或避免辐射造成的危害。
为了控制及避免辐射所引起的危害,设计一种能够高效探测核辐射的器件就显得十分必要。
核辐射探测器,能够有效地对放射性物质进行监测,核辐射探测技术也是粒子物理和核物理研究中一个不可或缺的重要工具。
在辐射探测领域,最早出现的探测器是气体探测器,随着技术的发展,到二十世纪五十年代左右出现了一种新型的闪烁体探测器,逐渐取代了气体探测器,到了七十年代左右,才出现了各种半导体探测器。
以上这些探测器都对核技术的应用以及核试验的进行做出了重大贡献。
相比于其他材料,半导体材料有其独有的优势,而这些优势使其十分适用于电离辐射的探测领域[2]。
同时,半导体材料特别是硅基材料被广泛用于制备其他具有放大功能的微电子集成电路和电子元器件。
被用以制造这些集成电路和电子元器件的工艺同样可以用来制备探测器,这样可以使得外围电路与探测器的集成成为了可能[3]。
从二十世纪八十年代开始,半导体加工工艺技术得到了突飞猛进的进步,同时也开发出了许多新型的使用半导体材料的探测器。
像硅漂移室SDC,P-N结CCD,化合物半导体探测器Cd、Zn、Te等这些半导体探测器,它们被广泛应用在辐射探测,核仪器,核医学以及环保等诸多领域[4]。
最早的半导体探测器是Si为主导的半导体探测器,虽然也有少量报道有关其他种类的半导体材料用于核辐射探测,例如碲锌镉(CZT)等,但是因为在早期报道中,它们作为辐射探测器的各方面特性都没有达到预期的性能。
还有以第三代半导体代表之一的SiC材料制备辐射探测器的报道,但是制备出来的SiC基辐射探测器的响应时间和能量分辨率还有待提高。
同样作为第三代半导体材料代表之一的GaN和它的多元合金材料,凭借其优异的光学和电学特性,逐渐受到了研究人员的关注,GaN作为一种半导体材料,是在1938年由Juza和Hahn首次合成得到[5],大概在1969年,才有报道说通过在蓝宝石衬底上外延生长GaN 材料的技术。
目前,光电子(如发光二极管LED和激光二极管LD)和微电子(高电子迁移率晶体管HEMT)领域的研究和应用尤为活跃,是当今半导体界的国际焦点。
在探测器领域,GaN基材料逐渐成为紫外探测器、特别是太阳光盲紫外探测器的研究热点。
近几年来,国外开始关注和开展GaN材料在核辐射探测领域的研究。
GaN具有宽带隙、强共价键结合、高熔点、高击穿电场、抗腐蚀、抗辐射等优良性能,它是良好的室温核辐射探测器半导体材料,尤其是在强辐射场的探测方面颇具优势。
2.核辐射探测器核辐射探测器,简称为核探测器,也称为核探测设备。
是一种辐射射线检测装置。
核辐射是原子核从某种能量状态或某种结构向另一种结构或状态发生转变时,在转变过程中释放出来的微观粒子流,这是一个涉及原子或原子核的过程,从原子核中释放出的辐射。
γ辐射、中子辐射、α和β辐射等这些辐射都称为核辐射[6]。
X,γ射线都是属于电磁辐射范畴,X-ray是由核外电子在跃迁过程中产生的,γ射线是在核跃迁或粒子湮灭过程的中发出来的电磁辐射[7]。
核辐射探测器可以说是粒子物理研究以及核物理研究中最为基础,也是极其重要的一项技术和工具,核辐射探测器的基本工作原理如图。
当辐射射线(或粒子)辐照到探测器的电荷灵敏区,而电荷灵敏区内的物质在辐射的激发下会产生出大量电子-空穴对,在外加电场的作用下分别向正负电极移动而产生电学信号,对电学信号的分析整理,从而实现对辐射射线或粒子的探测。
自从云室的出现以来,核探测器材料已经得到极大的发展,经历了气体、闪烁体、到半导体的发展。
3. 核辐射探测器的分类目前而言,市场上已经具有多种不同的已经商业化应用的核辐射探测器种类,而它们之间的工作原理也并非完全一样。
我们可以根据辐射探测的探测原理不同而将核辐射探测器大致分为发光原理探测器和电离原理探测器。
常见的发光类探测器包括闪烁体探测器,热释光探测器等。
而电离类探测器有半导体探测器,电离室等。
同时,利用物理和化学变化原理的粒子径迹探测器也可以纳入电离原理探测器这一类。
由探测器所探测获得的信息,可以直接或间接的确定核辐射射线的种类,核辐射强度,核辐射能量以及核寿命等参数。
3.1闪烁体核辐射探测器闪烁体核辐射探测器是出现较早的一种核辐射探测器。
闪烁体核辐射探测器也是应用较为广泛且较为成熟的辐射探测器之一,闪烁体探测器利用的原理是射线或粒子照射在某些物质上时,会使其中产生出光,而通过对光的探测来探测电离辐射,这些能产生光的物质就称为闪烁体。
通过使用某种被稀释的有机溶剂来探测核辐射。
这种有机溶剂在经过放射性粒子辐射之后,其中的分子会吸收放射性粒子的能量,而将其转变为溶剂分子的激发能,然后这些激发能会被有机溶剂分子吸收传递给其中的溶质分子,从而激发溶质分子,而有机闪烁体分子在退激过程中就会产生荧光,可以通过产生的荧光来测定放射性的含量。
探测部分主要由闪烁体,光导以及光电倍增管等几个部分组成。
闪烁体探测器具有以下特点:探测响应时间快,探测效率高,大面积灵敏度高,能量分辨率好,是目前应用较为广泛的核辐射探测器之一。
3.2气体核辐射探测器气体核辐射探测器主要探测的是带电粒子,其原理主要为通过收集射线产生的电离电荷来测量核辐射。
在最初核物理发展的过程中,气体探测器起到了很大的作用。
由于它结构简单和使用方便的特点,可制备成许多类型的大型电离室,因此许多方面仍得到广泛应用。
气体核辐射探测器最关键的核心在于收集,探测的原理就是探测核辐射射线在气体中产生的电离电荷,为了更加有效的收集电荷,需在气体电离区两端加上电场,即在探测器两端设置两个电极,然后在通过电场的作用使正离子和电子分别向两极漂移。
被加速后的电子,其所具有的能量已经达到了气体的激发能,但其能量还不足以将分子或原子激发。
3.3半导体核辐射探测器半导体核辐射探测器就发展时间来说,还是一类比较新的核辐射探测器,简单的说,可以将它看作为一个工作于反向偏置的P-N结二极管。
半导体核辐射探测器是以固体材料做为工作介质。
半导体材料不同于绝缘体材料和金属材料的地方在于,绝缘体材料中,由电离辐射产生的电子空穴对,在到达电极之前就已经被复合了,因此不能作为探测器制备材料。
半导体核辐射探测器的探测通常会给器件加上一个反向偏压,分离电子-空穴来产生电脉冲信号。
而最后的电信号就是我们用来判定测量辐射的重要依据。
一般的入射类型有三种:中子,光子和带电粒子。
与其他两种不同,中子的常用探测法为核反应法,它是利用中子和原子核的反应,释放出带电粒子,在通过带电粒子来反推中子的能量和剂量。
在上下两个金属电极之间为半导体材料,当给半导体核辐射探测器加上一个反向偏压时,半导体探测器内部的耗尽层区域将增大。
4.GaN核辐射探测器的研究进展与第二代半导体探测器CZT相比,第三代半导体探测器GaN具有更宽的带隙、更强的机械性能、更佳的化学稳定性、更成熟的材料生长和器件制备技术等优势。
在强辐射场探测领域,正在进行的欧洲粒子物理研究所(CERN)资助的RD50计划的目标是研制在重粒子对撞系统中强辐射半导体射线探测器。
这一计划主要有材料工程和器件工程两大项目方向,由20个成员国中的53个研究所的264名科学家参与,所研究的材料主要有Si(O)、SiC和GaN。
由于Si的抗辐射性能不如SiC和GaN,因此,SiC和GaN最终将成为更有优势的强辐射场探测器[8]。
正在进行中的北京正负电子对撞机重大改造工程将把亮度在目前水平上提高约100倍,其对探测器的抗辐射能力也将大幅提高。
这为GaN核辐射探测器的研究提供了良好机遇。
J.GRANT等使用12μm的GaN制备肖特基结构探测器,在照射注量为1016 cm- 2的中子和质子后,电荷收集效率均从53%降到20%和26%,漏电流却有几个数量级的减少。