留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

双极晶体管中子注量探测器的标定

冯加明 邹德慧 范晓强 葛良全 吴琨霖 罗军益 孙文清 艾自辉

冯加明, 邹德慧, 范晓强, 等. 双极晶体管中子注量探测器的标定[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30: 096008. doi: 10.11884/HPLPB201830.180138
引用本文: 冯加明, 邹德慧, 范晓强, 等. 双极晶体管中子注量探测器的标定[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30: 096008. doi: 10.11884/HPLPB201830.180138
Feng Jiaming, Zou Dehui, Fan Xiaoqiang, et al. Calibration of bipolar transistor neutron fluence detector[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30: 096008. doi: 10.11884/HPLPB201830.180138
Citation: Feng Jiaming, Zou Dehui, Fan Xiaoqiang, et al. Calibration of bipolar transistor neutron fluence detector[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30: 096008. doi: 10.11884/HPLPB201830.180138

双极晶体管中子注量探测器的标定

doi: 10.11884/HPLPB201830.180138
基金项目: 

国家自然科学基金青年基金项目 11605169

详细信息
    作者简介:

    冯加明(1990—),男,硕士研究生,主要从事辐照效应核参数测量分析;244272147@qq.com

    通讯作者:

    邹德慧(1979—),女,硕士,副研究员,核参数测试及分析;32859603@qq.com

  • 中图分类号: TL814

Calibration of bipolar transistor neutron fluence detector

  • 摘要: 双极晶体管经中子辐照后会引起直流增益退化,在109~1016 cm-2的注量范围内,其直流增益倒数变化与辐照中子注量呈线性关系。对直流增益退化的双极晶体管进行高温退火,能使受到辐射损伤的双极晶体管性能恢复。鉴于此,将双极晶体管进行逆向工程应用,制作成中子注量探测器,经标定后,可实现对中子注量的监测。对探测器的装配结构进行设计后,依托中国工程物理研究院快中子脉冲堆(CFBR-Ⅱ),在1012~1013 cm-2的注量范围对3DK2222A型探测器和在1013 cm-2的注量范围对3DG121C型探测器进行标定。在得到探测器损伤常数K的分散性存在较小和较大的两种情况下,确定了分散性较小时的有效取值和应用方法,以及在分散性较大时,采取标定的损伤常数K只能应用在同只探测器上的方案,并通过高温退火实验证实了该方案的可行性。
  • 图  1  探测器直流增益及其倒数与辐照中子注量的变化关系

    Figure  1.  Detector's direct current gain and reciprocal gain as function of neutron fluence respectively

    图  2  探测器的标定结构

    Figure  2.  Calibration structure of detector

    图  3  标定实验的布局

    Figure  3.  Layout of calibration experiment

    图  4  探测器直流增益与辐照中子注量的变化关系

    Figure  4.  Detector's direct current gain as function of different neutron fluence

    图  5  探测器在不同中子注量下的损伤响应

    Figure  5.  Detector's damage response at different neutron fluence

    图  6  探测器的损伤响应

    Figure  6.  Damage response of five calibrated detectors

    图  7  探测器重复标定时的损伤响应

    Figure  7.  Damage response of detectors repeatedly calibrated

    表  1  1#探测器损伤常数K值分析

    Table  1.   Relative difference of damage constant K for detector 1# under different radiation level

    comparison between radiation levels relative difference of K/%
    1.93×1013 cm-2 compared with 1.52×1013 cm-2 0.94
    1.93×1013 cm-2 compared with 1.05×1013 cm-2 2.32
    1.93×1013 cm-2 compared with 7.64×1012 cm-2 3.21
    下载: 导出CSV

    表  2  2#,3#探测器损伤常数K值分析

    Table  2.   Relative difference of damage constant K between detectors 2# and 3#

    radiation level relative difference of K/%
    7.64×1012cm-2 3.8
    1.05×1013cm-2 3.6
    1.52×1013cm-2 3.7
    1.93×1013cm-2 3.7
    下载: 导出CSV
  • [1] 荣茹, 邹德慧, 鲁艺, 等. 等效中子注量在线测量系统的研制工艺[J]. 现代应用物理, 2016, 7(4): 1-5. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YYWL201604002.htm

    Rong Ru, Zou Dehui, Lu Yi, et al. Techniques of an equivalent neutron fluence online acquisition system. Mordern Applied Physics, 2016, 7(4): 1-5 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YYWL201604002.htm
    [2] 鲁艺, 邱东, 荣茹. 基于晶体管的辐射效应在线测试系统研制[J]. 科技纵览, 2016, 24(116): 119-123. https://cpfd.cnki.com.cn/Article/CPFDTOTAL-EGVD201509004041.htm

    Lu Yi, Qiu Dong, Rong Ru. Development of radiating effects test system based on the transistor measurement. Technology Overview, 2016, 24(116): 119-123 https://cpfd.cnki.com.cn/Article/CPFDTOTAL-EGVD201509004041.htm
    [3] 杨善朝, 郭晓强, 林东生, 等. 基于晶体管测量的中子注量在线实时测量系统[J]. 信息与电子工程, 2012, 10(5): 621-626. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XXYD201205023.htm

    Yang Shanchao, Guo Xiaoqiang, Ling Dongsheng, et al. Online real-time measurement system based on the transistor measurement of neutron fluence. Information and Electronic Engineering, 2012, 10(5): 621-626 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XXYD201205023.htm
    [4] ASTM E1855-10, Standard test method for use of 2N2222A silicon bipolar transistors as neutron spectrum sensors and displacement damage monitors[S].
    [5] 陈盘训. 半导体器件和集成电路的辐射效应[M]. 北京: 国防工业出版社, 2005.

    Chen Panxun. Effects of semiconductor devices and integrated circuits. Beijing: National Defense Industry Press, 2005
    [6] 邹德慧, 邱东. 基于三极管的CFBR-Ⅱ堆辐射损伤常数测定[J]. 核动力工程, 2010, 31(1): 140-142. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HDLG201001032.htm

    Zou Dehui, Qiu Dong. Measurement of radiation damage constant about bipolar transistor of CFBR-Ⅱ. Nuclear Power Engineering, 2010, 31(1): 140-142 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HDLG201001032.htm
    [7] 邹德慧, 荣茹, 邱东, 等. 双极晶体管探测器中子辐照后的高温退火特性[J]. 科学技术与工程, 2017, 17(12): 179-183.

    Zou Dehui, Rong Ru, Qiu Dong, et al. High temperature annealing characteristic of bipolar transistor after neutron irradiation. Science Technology and Engineering, 2017, 17(12): 179-183
  • 加载中
图(7) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  1007
  • HTML全文浏览量:  237
  • PDF下载量:  107
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-05-15
  • 修回日期:  2018-06-13
  • 刊出日期:  2018-09-15

目录

    /

    返回文章
    返回