GB T 13178-2008 金硅面垒型探测器.pdf

1、ICS 27120F 88 a雪中华人民共和国国家标准GBT 131782008代替GBT 13178-1991金硅面垒型探测器Partially depleted gold silicon surface barrier detectors200807-02发布 20090401实施丰瞀鹃紫瓣警矬瞥星发布中国国家标准化管理委员会“19刖 罱GBT 131782008本标准参考了IEC 60333：1993核仪器半导体带电粒子探测器测试程序。本标准代替GBT 13178 1991金硅面垒型探测器(以下简称原标准)。本标准保留GBT 13178-1991的大部分内容，对其的主要修改如下：增加前言

2、；一引用新的规范性文件；产品的外形及结构尺寸仅保留A型，删去原标准的B型和c型；部分耗尽金硅面垒型探测器的分类仅保留最小耗尽层深度为300Lm一类，而主要性能增加“允许最大噪声”。本标准由中国核工业集团公司提出。本标准由全国核仪器仪表标准化技术委员会归口。本标准起草单位：中核(北京)核仪器厂。本标准主要起草人：李志勇。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：GBT 13178 1991。金硅面垒型探测器GBT 13178-20081范围本标准规定了部分耗尽金硅面垒型探测器(简称探测器)的产品分类、技术要求、测试方法、检验规则等。本标准适用于部分耗尽金硅面垒型探测器(不包括位置灵敏探测器)。锂漂移

3、金硅面垒型探测器也可参照执行。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GBT 5201带电粒子半导体探测器测试方法(GBT 5201-1994，neq IEC 60333：1993)GBT 10257-2001核仪器和核辐射探测器质量检验规则3术语和定义以及符号31术语和定义下列术语和定义适用于本标准。311面垒型半导体探测器surface barrier semic

4、onductor detector由表面上的反型层产生的结形成势垒的半导体探测器。312耗尽层(灵敏层)depletion layer半导体探测器中对辐射灵敏的那一层半导体材料，粒子在其中损耗的能量可转换成电信号。313部分耗尽partial depletion耗尽层深度小于半导体材料基片的厚度。314灵敏面积sensitive area探测器中辐射最易进入耗尽层的那部分表面。315半高宽(FWHM)full width at half maXimum在谱线中，由单峰构成的分布曲线上，峰值一半处两点问横坐标之差。316能量分辨力energy resolution探测器分辨入射粒子能量的能力。通

5、常以规定能量射线谱线的半高宽表示。32符号和代号下列符号和代号适用于本标准。GBT 131782008321a分辨力对“1Am源5486 MeV的a粒子，使用标准电子学设备，成形时间常数常为05 ps时，所测出的整个系统的分辨力(keV)。322p分辨力在321同样条件下，由脉冲产生器信号峰的半高宽(FWHM)模拟8粒子的分辨力(keV)。323E1、E2分别代表能量为5486 MeV及5443 MeV。324N，、2分别代表能量E1、易所对应的道址。325AM以道址表示的“1Am源5486 MeV的a粒子峰的半高宽。326AI以道址表示的产生器信号峰的半高宽。4产品的结构41产品的外形及结构

6、尺寸产品的外形见图1，结构尺寸见表1。半导体探测器的有效直径mmC探测器的外径mm；D引线电极高度mm；H探测器外壳高度mm。一 l图1 部分耗尽金硅面垒型探测器GBT 131782008表1 部分耗尽金硅面垒型探测器结构尺寸 单位为毫米标称值灵敏直径W C H D5 5 128 8 15612 12 1920 20 2926 26 37 16530 30 42 7540 40 5250 50 661060 60 76注：w公差为士O5 mm，C、H、D公差为士03 mm。42探测器的标记探测器的标记由型号及技术特性代号两部分组成，其表示方法如下G尽金硅面垒型探测器注：技术特性代号中的位数可根

7、据实际情况扩展。43探测器的规格及系列部分耗尽金硅面垒型探测器系列由圆型和环型部分耗尽金硅面垒型探测器系列组成。探测器按不同的灵敏面积，耗尽层深度及对a粒子的分辨而分类，探测器的分类分别列于表2。表2 圆形部分耗尽金硅面垒型探测器的分类和主要性能保证的最大分辨力最小耗尽层深度#ra灵敏直径ram keV口 N 3005 15 7 9 GM一15 0053008 17 9 10 GM 1500830012 18 i0 1l GM 1501230020 22 15 15 GM一1502030026 25 18 19 GM一15 02630030 26 20 21 GM一1503030040 42

8、30 34 GM一1504030050 55 40 50 GM一15050 30060 70 55 65 GM15 060300注：N为允许最大噪声。3GBT 1317820085技术要求51外形、尺寸与外观要求外形、尺寸与外观要求如下：a)探测器的外形、尺寸应符合41。b)探测器的灵敏面应光滑平整，所涂胶环应均匀美观，不应有拉丝，胶环宽度应不影响有效面积。金层要完整、无划痕，灵敏面上应有保护盖。c)探测器软引线应完整，焊点要牢固，无虚焊、脱焊。硬引出电极应清洁光亮并配有固定螺丝。52主要技术性能主要技术性能如下：a) 圆形部分耗尽金硅面垒型探测器在参考条件下的主要技术性能见表2。b)探测器的

9、电流一电压特性、电容一电压特性、噪声、死层能量损耗、灵敏层厚度等性能由各制造厂家给出。53探测器对环境条件的适应性531 探测器工作的温度范围探测器工作的温度范围为一20+30，在此温度范围内分辨力a值不超过参考条件下的20。532探测器的真空性能探测器可在14X 10“Pa条件下工作，分辨力a值不超过参考条件下的20。533探测器在非工作状态下的稳定性探测器在非工作状态下，一般经下列环境条件之后，仍能稳定工作：a)温度：在30和+50下，分别放置4 h；b)湿度：在湿度为(851；)，温度为30下放置24 h。包膜、灌封的探测器的湿度可提高到(95；)；c)振动：加速度10 g，频率50 H

10、z，试验时间20 min；d)冲击：加速度10 g，频率50 Hz，试验时间2 min；e)运输：探测器经包装运输在三级公路的路面上，以25 kmh40 kmh的车速行驶，行驶距离150 km350 km，或利用运输颠振试验台模拟上述条件在实验室内进行。6测试方法61测试环境若无特殊规定，探测器各项技术性能的测试均在参考条件和标准试验条件(见表3)下进行。在试验不产生疑义时，测量可在大气环境条件下进行。表3测试探测器性能的参考条件和标准试验条件影响量 参考条件 标准试验条件 正常大气条件环境温度 20 1822 1535相对湿度 65 5075 4575真空度Pa 133 665o665环境7

11、辐射(btGyh) 01 O25(空气吸收剂量率)外磁场干扰 可忽略 小于引起干扰的最低值外界磁感应 可忽略 小于地磁场引起干扰的2倍放射性污染 可忽略 可忽略8表中真空度的基准值适用于能量分辨力的测量。4GBT 13178-200862能量分辨力的测量621仪器设备能量分辨力测量的仪器设备见图2，其说明如下：a)测量部分耗尽金硅面垒型探测器的能量分辨力规定用“1 Am源的5486 MeV的a射线。此源要求用电镀法制备，均匀、单色性好。自吸收对测量结果的影响可忽略。源活性面直径在10 mm20 mm之间，活度为1103 Bq2103 Bq；b)放射源与被测探测器置于真空室内，其真空度好于665

12、 Pa。源与探测器之问的距离应不小于被测探测器灵敏面直径的15倍；c)供探测器用的偏压电源，输出电压应在0 kV1 kV范围内连续可调，稳定性要好于01，纹波15 mV(有效值)；d)所用低噪声电荷灵敏前置放大器，零外接电容噪声不大于3 keV(FWHM，Si)，噪声斜率不大于10 eVpF；e)所用成形放大器应具有准高斯成形器，时间常数为05 p-s；D精密脉冲产生器，输出应是上升时间小于01 ps的指数衰减信号。衰减时间常数应保证在等于成形放大器微分时间的时间内，脉冲幅度下降小于2；g)检验电容C。应小于前置放大器等效输入电容的1；h)多道脉冲幅度分析器的道数不少于4 096道。R，负载电

13、阻；co隔直流电容C检验电容；z匹配阻抗。图2测量能量分辨力的仪器设备方框图5GBT 131782008622测步骤测量步骤如下：a)将被测探测器装在真空室内的测量架上241 Am放射源置于离探测器距离为探测器灵敏面直径的一倍半处，启动机械泵，使真空室的真空度达到665 Pa以上；b)按图2接好系统，开启仪器。精密脉冲产生器为关闭状态；c)调节探测器偏压，使之达到需用值；d)调节成形放大器的极零补偿，使输出信号波形达到最佳状态；e)调节成形放大器的增益，使能量为5486 MeV的谱峰半高宽(FWHM)大于6道；f)累积谱，当5486MeV的a射线的峰值计数大于4 000时，停止累积，并记录整个

14、谱的数据；g)记录测量时的室内温度。623口值的计算对a的能量分辨力t；t按式(1)计算：a一筹聂诚“一赢=藏创也624卢值的测量与计算开启精密脉冲产生器，调节其脉冲幅度使其在多道脉冲幅度分析器上的峰位道址比2“Am放射源的信号道址略高，其谱线相重叠。对p的能量分辨力a按式(2)计算：，一专高M625 N噪声值的测量用2”Bi电子源，调节成形放大器的增益，用”7 Bi源的481 kev和976 keY两个风标顶多道分析器，即刻度好每道能量。然后取下2”Bi放射源，直接用脉冲产生器，将脉冲幅度调节至481 keV所处的道址，测量、标定出以keV为单位的噪声值。63其他技术性能的测量52 b)中的

15、各项性能的测定可按GBT 5201是中有关规定进行。64高温试验将探测器置于烘箱中，升温到502，升温速率10h，恒温4 h，然后自然降至室温后取出，在室内放置4 h后，检查其外观并测量能量分辨力。65低温试验将探测器置于低温箱内，探测器周围要保持干燥，防止结霜。温度降至一30土3，降温速率10h，恒温4 h，然后自然升温到室温后取出。在室内放置4 h后，检查其外观并测量能量分辨力。66高真空试验将探测器按62测量其低真空(665 Pa)下的能量分辨力，然后将真空室的真空度提高到66510_3 Pa以上，保持1 h后再测其能量分辨力。67潮湿试验将探测器放在湿度(851；)包膜、灌封探测器的湿

16、度为(951；)、温度为30的湿度箱内，24 h后把探测器取出，在室内放置4 h后检查其外观并测量分辨力。68振动、冲击试验将探测器用夹具固定在试验台上，按533c)和533d)的要求进行振动、冲击试验。试验完毕后检查其外观并测其能量分辨力。69包装运输试验将包装好的探测器置于运输汽车的中、后部，在三级公路的路面上按533e)要求进行。7检验规则GBT 131782008除本标准规定的具体要求外，金硅面垒探测器的检验均按GBT 10257的有关规定执行。71检验的分类殛检验项目的分组检验的分类及检验项目的分组见表4。72鉴定检验鉴定检验的范围、实施与总的要求见GBT 10257-2001中63

17、1的规定。鉴定检验的项目、顺序及其他要求见表4。73交收检验交收检验的范围、实施与总的要求见GBT 10257-2001中632的规定。交收检验的项目、顺序及其他要求见表4。74质量一致性检验质量一致性检验的实施与要求见OBT 10257-2001中633的规定。质量一致性检验的项目、顺序及其他要求见表4。表4探测器检验项目的分组和要求试验 鉴定 质量一致性 交收 抽样方案类 检查 检查组别 检验试验项目 AOL顺序 检验 检验 检验 型及严格性 水平 周期l 外型、尺寸、外观 (全检剔除不合格品)2 电流一电压特性 一般A3 能量分辨力 二次正常 水平 254 噪声 5 电容一电压特性 一般

18、B 6 死层能量损耗 二次正常 水平 657 灵敏层厚度 II8 高温试验Cl 二次正常 S 2 4o9 低温试验lO 高真空试验 一般为C211 潮湿试验 一拒二次正常 SZ lO12 振动、冲击试验D13 包装运输试验E 14 辐射损伤试验注：为必做项目，o为选做项目。8标志、包装、运输、贮存81标志811探测器上的标志在探测器的侧面应打印GMl及编号。812性能卡探测器应有性能卡，在性能卡上标有：a)探测器的名称、标记、编号；GBT 131782008b)性能测试的日期；c)探测器的主要参数和性能：如探测器的灵敏面积、耗层深度、电流一电压特性、能量分辨力及性能测试时的条件(放射源的种类、

19、名称和能量、时间常数、真空度、温度、工作偏压等)。813合格证探测器应有合格证，在其合格证上有：探测器的标记、编号、制造厂家、检验日期及检验部门印章。82包装821探测器包装的基本要求a) 每个探测器均应有保护罩，防止碰伤金面；b)探测器的包装要防潮、防震。822探测器包装时随带的文件及附件a)性能卡、合格证；b)如需要还可附有说明书。83运输a)探测器外运出厂时(自提者可酌情处理)应有防潮、防震外包装，包装箱外表面应有“防潮”、“轻放”等标志；b)运输中应避免“曝晒”、“雨淋”，搬运时要轻放、严防摔碰。84贮存贮存探测器应存放于相对湿度不大于75的常温库房内，高温不宜超过35，低温不能低于一30。周围空气中应无酸、无碱、无有机溶剂的气体。最好置于充满空气的密闭容器中，贮存时间不宜超过一年。