带电粒子的测量与探测器的基本类型

http://www.ortec-online.com.cn/uploadImg/20150530100339.jpg

 ORTEC带电粒子硅探测器主要有金硅面垒和离子注入两种工艺,耗尽层厚度从10微米到几个毫米厚不等。而根据其几何形状与是否全耗尽又分为诸多类型。

选择合适的带电粒子探测器,除应用本身外,应综合权衡耗尽层厚度、结电容、漏电流、电子噪声、能量分辨率等性能指标。

Alpha能谱测量

用于alpha能谱测量的ULTRA和ULTRA-AS探测器采用了表面钝化和离子注入工艺(即PIPS探测器),这两个系列的探测器有诸多优点:

  • 接触极更薄,更坚固;
  • 低噪声,对Alpha能谱分辨率好;
  • 使用边缘钝化技术,可以使样品离探测器入射窗小到1毫米(一般面垒型探测器最小只能达到2.5毫米),探测器效率更高
  • 常温使用
  • 探测器窗可擦拭

Ultra-AS和Ultra的区别或改进是采用了低本底材料,以专适于在ORTEC Alpha Suite谱仪。

ULTRA-CAM系列则是针对气溶胶连续监测设计,探测器具有特殊密闭和抗潮性能。

Beta能谱测量

Beta能谱测量的难处在于常温状态下,硅探测器很难获得良好的分辨率,ORTEC提供以下两种解决方案:

  • Beta-X Si(Li)一体化探测器(包含探头,冷指前放);
  • A和L系列可制冷的厚硅探测器。

带电粒子探测器的选择

带电粒子探测器在核物理实验中诸多方面的应用,ORTEC在其探测器类型上都有相应的侧重:

  • 比如重离子由于其高度电离和短径迹特性,需要探测器在前接触级具有强电场,适用的F系列探测器在前接触级的场强为20,000V/cm。
  • 而对带电粒子的时间谱测量,需要用ULTRA系列或能承受超电压的强电场局部耗尽探测器。

ORTEC带电粒子探测器

http://www.ortec-online.com.cn/uploadImg/20150530100502.jpg

ULTRA与ULTRA-AS系列粒子注入硅探测器

用于Alpha和Beta谱仪的ULTRA离子注入硅探测器是ORTEC制造的高级带电粒子探测器,其可靠性使其成为NASA空间应用唯一硅探测器供应商。

ULTRA系列

  • 带电粒子谱仪标准探测器
  • 超薄入射窗,分别率好
  • 高几何效率
  • 坚固可靠
  • 镀金接触极,寿命长
  • 表面钝化处理,稳定性好
  • ORTEC质量和可靠性
  • 经200℃高温烘烤(需要特殊订单)

ULTRA-AS系列

  • Alpha谱仪低本底版本
  • 入射窗和背接触极都是离子注入接触极,入射窗超薄(约500埃米)。
  • 硅表面和底座顶部的距离<1mm,使几何效率最大。
  • 前接触极可以用酒精清洁。
  • 底座镀金,永不氧化
  • 高级表面钝化,覆盖了硅氧化层,保证探测器完全稳定
  • 极低泄漏电流保证1µs成形时间常数的能量分辨率
  • 采用特殊低本底材料制造,其优化的耗尽层厚度可最大程度减少来自于宇宙射线的本底。
  • 所有ORTEC Alpha谱仪(Alpha Aria、Alpha Duo、Alpha Ensemble、576A和SOLOIST)均使用ULTRA-AS系列探测器,或R系列可擦洗表面垒探测器。
  • 所有这些谱仪,如使用450mm2探测器,均保证本底指标3至8MeV能量范围内每天本底计数≤24个(应特别注意,当本底计数水平达到0.05次/小时/cm2时,对450mm2相当于24小时6个计数,需要清洁探测器和舱室)。

ULTRA和ULTRA-AS探测器底座尺寸与相应的A或R系列底座尺寸相同,可完全替代任何应用中的A或R系列探测器(ULTRA>偏置电压为正,R系列偏置电压为负)。

ULTRA和ULTRA-AS探测器底座类型有B、C和T型可选,T型底座仅用于面积≥600mm2探测器。

下订单时,在型号前加上底座前缀,如BU-016-300-100或TU-024-600-100

ULTRA系列规格参数

有效面积

(mm2

分辨率≤

(keV)**

耗尽层≥

100µm

分辨率≤

(keV)**

耗尽层≥

300µm

分辨率≤

(keV)**

耗尽层≥

500µm

α β 型号 α β 型号 α β 型号
25 12

14

6

8

U-012-025-100

U-014-025-100

11

13

5

7

U-011-025-300

U-013-025-300

11

12

5

6

U-011-025-500

U-012-025-500

50 12

14

6

8

U-012-050-100

U-014-050-100

11

13

5

7

U-011-050-300

U-013-050-300

11

13

5

7

U-011-050-500

U-013-050-500

100 13

15

7

9

U-013-100-100

U-015-100-100

12

14

6

8

U-012-100-300

U-014-100-300

12

14

6

8

U-012-100-500

U-014-100-500

150 14

16

9

10

U-014-150-100

U-016-150-100

13

15

8

9

U-013-150-300

U-015-150-300

12

14

7

9

U-012-150-500

U-014-150-500

300 16

19

11

14

U-016-300-100

U-019-300-100

15

18

10

13

U-015-300-300

U-018-300-300

14

17

9

12

U-014-300-500

U-017-300-500

450 17

21

12

16

U-017-450-100

U-021-450-100

16

20

11

15

U-016-450-300

U-020-450-300

15

19

10

14

U-015-450-500

U-019-450-500

600 22

24

17

19

U-022-600-100

U-024-600-100

21

23

16

18

U-021-600-300

U-023-600-300

20

22

15

17

U-020-600-500

U-022-600-500

900 27

33

22

28

U-027-600-100

U-033-900-100

25

30

20

25

U-025-900-300

U-030-900-300

23

28

18

23

U-023-900-500

U-028-900-500

1200 35

42

30

37

U-035-1200-100

U-042-1200-100

30

37

25

32

U-030-1200-300

U-037-1200-300

28

35

23

30

U-028-1200-500

U-035-1200-500

200 50

58

45

53

U-050-2000-100

U-058-2000-100

40

48

35

43

U-040-2000-300

U-048-2000-300

35

43

30

38

U-035-2000-500

U-043-2000-500

3000 60

70

55

65

U-060-3000-100

U-070-3000-100

55

65

50

60

U-055-3000-300

U-065-3000-300

50

60

45

55

U-050-3000-500

U-060-3000-500

有效面积

(mm2

分辨率≤

(keV)**

耗尽层≥

100µm

分辨率≤

(keV)**

耗尽层≥

300µm

分辨率≤

(keV)**

耗尽层≥

500µm

α β 型号 α β 型号 α β 型号
25 12

14

6

8

U-012-025-100

U-014-025-100

11

13

5

7

U-011-025-300

U-013-025-300

11

12

5

6

U-011-025-500

U-012-025-500

50 12

14

6

8

U-012-050-100

U-014-050-100

11

13

5

7

U-011-050-300

U-013-050-300

11

13

5

7

U-011-050-500

U-013-050-500

100 13

15

7

9

U-013-100-100

U-015-100-100

12

14

6

8

U-012-100-300

U-014-100-300

12

14

6

8

U-012-100-500

U-014-100-500

150 14

16

9

10

U-014-150-100

U-016-150-100

13

15

8

9

U-013-150-300

U-015-150-300

12

14

7

9

U-012-150-500

U-014-150-500

300 16

19

11

14

U-016-300-100

U-019-300-100

15

18

10

13

U-015-300-300

U-018-300-300

14

17

9

12

U-014-300-500

U-017-300-500

450 17

21

12

16

U-017-450-100

U-021-450-100

16

20

11

15

U-016-450-300

U-020-450-300

15

19

10

14

U-015-450-500

U-019-450-500

600 22

24

17

19

U-022-600-100

U-024-600-100

21

23

16

18

U-021-600-300

U-023-600-300

20

22

15

17

U-020-600-500

U-022-600-500

900 27

33

22

28

U-027-600-100

U-033-900-100

25

30

20

25

U-025-900-300

U-030-900-300

23

28

18

23

U-023-900-500

U-028-900-500

1200 35

42

30

37

U-035-1200-100

U-042-1200-100

30

37

25

32

U-030-1200-300

U-037-1200-300

28

35

23

30

U-028-1200-500

U-035-1200-500

200 50

58

45

53

U-050-2000-100

U-058-2000-100

40

48

35

43

U-040-2000-300

U-048-2000-300

35

43

30

38

U-035-2000-500

U-043-2000-500

3000 60

70

55

65

U-060-3000-100

U-070-3000-100

55

65

50

60

U-055-3000-300

U-065-3000-300

50

60

45

55

U-050-3000-500

U-060-3000-500

ULTRA-AS系列规格参数

有效面积

(mm2

5.486MeV分辨率≤

(keV)**

耗尽层100µm
型号
300

450

490

600

900

1200

19

20

20

24

29

37

U-019-300-AS

U-020-450-AS

U-020-490-AS

U-024-600-AS

U-029-900-AS

U-037-1200-AS

*型号的前3个数字是Am-241 5.486MeV Alpha粒子总分辨率,使用标准ORTEC电子学,1µs成形时间常数。

ULTRA-CAM系列粒子注入硅探测器

  • Alpha和Beta连续空气检测(Continuous Air Monitoring,CAM)
  • 坚固可靠
  • 离子注入前接触极
  • 前接触极聚乙烯涂膜保护
  • 偏置电压低(+15~24V)
  • 高级表面钝化处理
  • CAM仪器必须在大气、有外光和难以控制的环境下工作,ULTRA-CAM入射窗镀有一层铝和一层聚乙烯膜,以适应恶劣环境,如高湿度环境。
  • ULTRA-CAM不能置于真空环境中,以免破坏密封性
有效面积

(mm2

耗尽层100µm
型号
300

450

490

600

900

1200

2000

U-CAM-300

U-CAM-450

U-CAM-490

U-CAM-600

U-CAM–900

U-CAM-1200

U-CAM-2000

A系列局部耗尽金硅面垒探测器

主要应用:高分辨率率带电粒子谱仪。

A系列探测器底座有A、B和C型可选。如未特别指定,以B型提供。

有效面积

(mm2

分辨率≤

(keV)**

耗尽层≥1000µm 分辨率≤

(keV)**

耗尽层≥1500µm 分辨率≤

(keV)**

耗尽层≥2000µm
α β 型号 α β 型号 α β 型号
25 13

14

6

6

A-013-025-1000

A-014-025-1000

14

16

9

11

A-014-025-1500

A-016-025-1500

16 11 A-016-025-2000
50 14

15

7

8

A-014-050-1000

A-015-050-1000

16

18

11

13

A-016-050-1500

A-018-050-1500

17 12 A-017-050-2000
100 14

15

7

8

A-014-100-1000

A-015-100-1000

17

19

12

14

A-017-100-1500

A-019-100-1500

18 13 A-018-100-2000
150 15

16

9

10

A-015-150-1000

A-016-150-1000

18

20

13

15

A-018-150-1500

A-020-150-1500

19 14 A-019-150-2000
300 17

18

13

14

A-017-300-1000

A-018-300-1000

20

23

15

18

A-020-300-1500

A-023-300-1500

22 17 A-022-300-2000
450 18

19

13

14

A-018-450-1000

A-019-450-1000

21

26

16

21

A-021-450-1500

A-026-450-1500

**型号的前3个数字是Am-241 5.486MeV Alpha粒子总分辨率,使用标准ORTEC电子学,0.5µs成形时间常数。Beta分辨率接近脉冲发生器FWHM。

§需要特殊订单

B系列全耗尽金硅面垒探测器

主要应用:粒子鉴别,探测器望远镜,任何类型ΔE测量。除了用于ΔE/Δx实验外,B系列探测器电场强度高,且均匀一致,是上升时间辨别或精确Timing实验的良好选择。B系列也可用于A系列的使用场合。可能有放射性损伤时,B系列更可取。

B系列探测器底座有T型和A型可选。如未特别指定,否则以T型提供。

有效面积

(mm2

分辨率≤

(keV)**

耗尽层150µm

125-175µm

耗尽层200µm

176-225µm

耗尽层250µm

226-275µm

耗尽层300µm

276-350µm

耗尽层400µm

351-450µm

α β 型号 型号 型号 型号 型号
50 15

16

6

7

B-015-050-150

B-016-050-150

B-015-050-200

B-016-050-200

B-015-050-250

B-016-050-250

B-015-050-300

B-016-050-300

B-015-050-400

B-016-050-400

150 17

18

9

10

B-017-150-150

B-018-150-150

B-017-150-200

B-018-150-200

B-017-150-250

B-018-150-250

B-017-150-300

B-018-150-300

B-017-150-400

B-018-150-400

300 19

20

12

15

B-019-300-150

B-020-300-150

B-019-300-200

B-020-300-200

B-019-300-250

B-020-300-250

B-019-300-300

B-020-300-300

B-019-300-400

B-020-300-400

450 23

24

17

19

B-023-450-150

B-024-450-150

B-023-450-200

B-024-450-200

B-023-450-250

B-024-450-250

B-023-450-300

B-024-450-300

B-023-450-400

B-024-450-400

有效面积

(mm2

分辨率≤

(keV)**

耗尽层500µm

451-550µm

耗尽层700µm

650-750µm

耗尽层1000µm

950-1050µm

分辨率≤

(keV)**

耗尽层1500µm

1450-1550µm

分辨率≤

(keV)**

耗尽层2000µm

1950-2050µm

α β 型号 型号 型号 α β 型号 α β 型号
50 15

16

8

9

B-015-050-500

B-016-050-500

B-015-050-700

B-016-050-700

B-015-050-1000

B-016-050-1000

17

19

12

14

B-017-050-1500

B-019-050-1500

18 13 B-018-050-2000
150 17

18

9

10

B-017-150-500

B-018-150-500

B-017-150-700

B-018-150-700

B-017-150-1000

B-018-150-1000

19

21

14

16

B-019-150-1500

B-021-150-1500

20 15 B-020-150-2000
300 19

20

13

14

B-019-300-500

B-020-300-500

B-019-300-700

B-020-300-700

B-019-300-1000

B-020-300-1000

21 16 B-021-300-1500 23 18 B-023-300-2000
450 21

23

16

18

B-021-450-500

B-023-450-500

B-021-450-700

B-023-450-700

B-021-450-1000

B-023-450-1000

24 19 B-024-450-1500 26 21 B-026-450-2000

*所有标准全耗尽型探测器均以偏离晶体轴向特定角度切割的,以最大程度减小沟道效应。以T型底座提供,除非指定合适的前缀。其它面积和深度需特殊订单。

**型号的前3个数字是Am-241 5.486MeV Alpha粒子总分辨率,使用标准ORTEC电子学,0.5µs成形时间常数。Beta分辨率接近脉冲发生器FWHM

C系列环形局部耗尽金硅面垒探测器

主要应用:准直源或缝隙反向散射,角关联测量

C系列探测器底座有T型和A型可选。如未特别指定,否则以T型提供。

有效面积

(mm2

分辨率≤

(keV)**

耗尽层≥

100µm

耗尽层≥

300µm

耗尽层≥

500µm

分辨率≤

(keV)**

耗尽层≥

1000µm

α β 型号 型号 型号 α β 型号
50

100

300

450

17

19

21

25

9

12

14

20

C-017-050-100

C-019-150-100

C-021-300-100

C-025-450-100

C-017-050-300

C-019-150-300

C-021-300-300

C-025-450-300

C-017-050-500

C-019-150-500

C-021-300-500

C-025-450-500

18

20

22

25

10

12

15

20

C-018-050-1000

C-020-150-1000

C-022-300-1000

C-025-450-1000

*以T型底座提供,除非指定合适的前缀。4mm孔是标准的,6mm或8mm或其它面积和深度需特殊订单。

**型号的前3个数字是Am-241 5.486MeV Alpha粒子总分辨率,使用标准ORTEC电子学,0.5µs成形时间常数。Beta分辨率接近脉冲发生器FWHM

D系列平面全耗尽金硅面垒探测器

主要应用:重离子飞行时间测量

D系列探测器底座有A、E和T型可选。如未特别指定,耗尽层厚度<40.0µmE型提供,>40.0µm以T型提供。

有效面积

(mm2

偏差≤ 耗尽层15µm

7-15µm

耗尽层25m

15.1-25µm

耗尽层40µm

25.1-40µm

耗尽层50µm

40.1-65µm

耗尽层75µm

65.1-75µm

耗尽层100µm

85.1-110µm

型号 型号 型号 型号 型号 型号
10 ±0.5µm D-020-010-15
50 ±0.5µm D-035-050-15 D-035-050-25 D-020-050-40 D-015-050-50 D-015-050-75 D-015-050-100
150 ±1.0µm D-060-150-25 D-035-150-40 D-030-150-50 D-030-150-75 D-025-150-100
300 ±1.0µm D-095-300-25 D-055-300-40 D-045-300-50 D-040-300-75 D-030-300-100
450 ±3.0µm D-100-450-25 D-090-450-40 D-070-450-50 D-060-450-75 D-060-450-100

*所有标准全耗尽型探测器均以偏离晶体轴向特定角度切割的,以最大程度减小沟道效应。以T型底座提供,除非指定合适的前缀。其它面积和深度需特殊订单。

**型号的前3个数字是系统噪声,是小厚度(大电容)的噪声宽度,使用标准ORTEC电子学,0.5µs成形时间常数。高电容单元性能取决于实际厚度和面积。

F系列局部耗尽重离子金硅面垒探测器

主要应用:重离子谱仪

F系列探测器底座有A、B和C型可选。如未特别指定,以B型提供。

有效面积

(mm2

噪声≤

keV

耗尽层≥60µm 局部耗尽
型号
100 18 F-018-100-60
300 23 F-023-300-60
400 28 F-028-400-60
600 33 F-033-600-60
900 35 F-035-900-60

*所有标准全耗尽型探测器均以偏离晶体轴向特定角度切割的,以最大程度减小沟道效应。以T型底座提供,除非指定合适的前缀。其它面积和深度需特殊订单。

**更大的耗尽层厚度,需特殊订单。

+ 最大电场强度≥15kV/cm

L系列锂漂移硅(室温)探测器

主要应用:L系列硅探测器厚度可高达5mm,用于高能物理,可完全停止25MeV质子、100MeV Alpha粒子或其它高穿透力粒子。
L系列硅探测器具有很好的抗辐射损伤能力。L系列探测器底座有W、X、Y和Z型可选。如未特别指定,以L型提供。保证期室温1年。

有效面积

(mm2

分辨率≤

(keV)**

有效深度

(mm)

型号
25

75

200

35

40

45

30

35

40

5

5

5

L-035-025-5

L-040-075-5

L-045-200-5

L系列硅探测器需要高偏置电压,典型地超过700V,需安装在清洁、高真空舱室内,在真空度需低于2×10-5mTorr。否则可能出现高压击穿或电晕,导致无法修复的损伤,不再受保证期保证。

R系列加强型局部耗尽硅探测器

主要应用:真空带电粒子谱或空气中环境光带电粒子谱;可清洁。

R系列探测器底座有A、B、C和T型可选。如未特别指定,以B型提供。

有效面积

(mm2

分辨率≤

(keV)**

耗尽层≥

100µm

耗尽层≥

300µm

分辨率≤

(keV)**

耗尽层≥

500µm

α β 型号 型号 α β 型号
50 15 7 R-015-050-100 R-015-050-300 15 7 R-015-050-500
17 8 R-017-050-100 R-017-050-300 17 8 R-017-050-500
150 16 10 R-016-150-100 R-016-150-300 16 10 R-016-150-500
19 11 R-019-150-100 R-019-150-300 18 11 R-018-150-500
300 19 13 R-019-300-100 R-019-300-300 19 13 R-019-300-500
21 15 R-021-300-100 R-021-300-300 21 15 R-021-300-500
450 20 14 R-020-450-100 R-020-450-300 20 14 R-020-450-500
24 19 R-024-450-100 R-024-450-300 24 18 R-024-450-500
600 25 17 R-025-600-100 R-025-600-300 25 19 R-025-600-500
33 28 R-033-600-100 R-033-600-300 33 29 R-033-600-500
900 30 25 R-030-600-100 R-030-600-300 30 25 R-030-900-500
40 35 R-040-600-100 R-040-600-300 53 48 R-053-900-500
2000 50 45 R-050-2000-100 R-050-2000-300 50 45 R-050-2000-500
60 55 R-060-2000-100 R-060-2000-300 80 75 R-080-2000-500

*其它面积、深度和配置需要特殊订单。

**型号的前3个数字是Am-241 5.486MeV Alpha粒子总分辨率,使用标准ORTEC电子学,0.5µs成形时间常数。Beta分辨率接近脉冲发生器FWHM

“SEE-NO-ALPHA”R系列

R系列可以以“SEE-NO-ALOHA”版本得到。这种版本保证噪声和分辨率。为保证不受反向散射污染,没有暴露在Alpha源下。

有效面积

(mm2

耗尽层100µm 耗尽层100µm
型号 型号
300 TR-SNA-300-100 BR-SNA-300-100
450 TR-SNA-450-100 BR-SNA-450-100
600 TR-SNA-600-100 BR-SNA-600-100
900 BR-SNA-900-100

底座类型

http://www.ortec-online.com.cn/uploadImg/20150509163148.jpg

 


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