МОДЕЛЮВАННЯ ДЕТЕКТОРА З ВИКОРИСТАННЯМ ТВЕРДОГО РОЗЧИНУ CA-ZN-TE ДЛЯ СИСТЕМ РАДІАЦІЙНОГО КОНТРОЛЮ

Анотація

У статті створено модель первинного перетворювача – датчика гамма-випромінювання. Вона ґрунтується на наступних властивостях кристала напівпровідника: максимальна квантова ефективність; максимальна рухливість носіїв заряду; мінімальна густина дефектів структури; максимальні значення питомого опору та щільності. Поєднання цих властивостей забезпечує значну чутливість датчика при мінімальних розмірах кристала. Суперечливість такого поєднання необхідно усувати як у процесі виготовлення кристала (наприклад, високоомний кристал отримувати одночасним застосуванням очищення, компонентів та легування, що компенсує), так і подальшою обробкою в цій роботі методами, що запропоновані (термопольовий метод, іонізаційний відпал).

Серед відомих матеріалів для датчиків гамма-випромінювання оптимальним поєднанням перерахованих вище властивостей і можливостями їх отримання мають монокристали твердих розчинів Cdx-Zn1-xTe. Поява сучасних напівпровідникових датчиків уперше пов'язало ядерне приладобудування та електроніку в єдиний комплекс – напівпровідниковий детектор. У ньому поєднуються взаємопов'язані за задачею, що розв'язується та параметрами напівпровідникового первинного перетворювача іонізуючого випромінювання (датчик), вторинного перетворювача інформації від датчика (електроніка) та програмне забезпечення для обробки цієї інформації.

Однак розвиток атомної енергетики, поширення ядерних технологій висунули нові вимоги до контролю та метрології іонізуючих випромінювань. Сучасний рівень ядерного приладобудування неспроможна задовольнити їх у повною мірою. Вирішення цієї проблеми може бути забезпечене розробкою: методів вибору оптимального типу напівпровідникових матеріалів та управління їх властивостями для створення детекторів, що неохолоджуються; датчиків з більшою роздільною
здатністю; електроніки з меншим рівнем шумів; комп'ютерних методів та програм обробки інформації з меншими розрахунковими витратами; систем контролю ядерних матеріалів та стану захисних бар'єрів АЕС, які відповідають вимогам існуючого автоматичного контролю радіаційної безпеки.

Вирішенню таких завдань присвячено цю статтю, що забезпечує актуальність її теми. Основним принципом вирішення названої наукової проблеми стали результати ядерно-фізичних досліджень взаємодії іонізуючих випромінювань з напівпровідниками, розробка та експериментальна перевірка фізико-математичних моделей технологічних процесів дозиметрії та контролю ядерних матеріалів.