4-30 硅PIN光敏二极管探测低γ剂量率

杨怀民 周开明 赵 刚

　　核爆炸会造成十分恶劣的辐射环境，包括X射线、中子、g 射线和电磁脉冲等。在研究这些辐射环境对电子系统造成的影响时，要进行大量的模拟试验。瞬时回避有可能部分解决电子系统对高剂量率的防护，而低阈值瞬时探测器是回避技术中的一个重要器件。

　　PIN光敏二极管不仅有很好的能量分辨率，而且可以在常温下使用，利用它可以作为小型化、高分辨率的g 射线探测器。光敏二极管有一定的光谱响应范围，并对某一波长的入射光有最高的响应灵敏度，通过改变P层和N层的掺杂密度和厚度，可以改变PIN的光谱响应，吸收光谱可以覆盖350~1100nm的光谱范围，典型的吸收峰的波长在900nm附近。因此要获得最大的光电流，应选择光谱响应特性符合待测能谱的光敏二极管，同时还应注意入射光的角度。PIN光敏二极管对探测可见光和射线具有较高的量子效率，而且它不受磁场的影响。

　　PIN光敏二极管的噪声和结电容关系很大，通常结面积小的要比大的噪声小，因而面积小的PIN光敏二极管能量分辨率也好。一旦光的收集效率达到最大，光敏二极管的电子噪声成为探测器的能量分辨率的主要噪声来源。因为温度降低，光敏二极管的暗电流减小，噪声减小，因此当温度降低时提高了对 g 射线探测的能量分辨率。

　　在核物理实验中，经常使用光电倍增管配合NaI（T1）晶体组成的探测器，光电倍增管探测器要求的实验条件比较苛刻，相比之下光敏二极管探测器的体积较小，而且不要求高压，所以可用作小型的g 射线探测器，在g 射线探测方面有很广阔的应用前景。

　　PIN光敏二极管探测器可以直接探测g 射线。PIN光敏二极管探测器具有使用方便，体积小，能量分辨率较好的特点。用上述低阈值光敏探测器配合电子开关进行了瞬态辐照试验，综合瞬态辐照试验结果，得到了比较灵敏的光敏低阈值探测器2DU1A和PIN09A能够触发电子开关较准确的动作阈值，2DU1A在(2.59~4.86)´ 10⁷ Gy(Si)/s之间，PIN09A在(1.6~2.0)´10⁷Gy(Si)/s之间，电子开关LB6360RH的自触发阈值在(0.52~1.83)´10⁸Gy(Si)/s之间。另外，选用灵敏面积不同的光敏二极管，可以适应不同测量的需要。光敏二极管已广泛应用于 g 射线的测量。