Polohově citlivé polovodičové detektory ionizujícího záření

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra dozimetrie a aplikace ionizujícího záření

Anotace:

Cíle předmětu:

Získat přehled o aktuálně používaných polovodičových detektorech ionizujícího záření.

Obsahové zaměření:

Tento kurz nabízí detailní pohled do fundamentálních principů technologie polohově citlivých detektorů a hybridních zařízení založených na polovodičích. Kurz zdůrazňuje pohled na senzory s integrovanou elektronikou jako pohled na jeden, nedělitelný detekční systém.

Základní témata:

1.Přehled základních vlastností vodičů, polovodičů, semi-izolačních materiálů a nevodičů; volba vhodného materiálu pro konstrukci detektorů ionizujícího záření.

2.Přehled sekvenčních prvků planární technologie (fotolitografie, chemické leptání, dopování, oxidace, dopování z plynné fáze, depozice kovových kontaktů, tepelné ošetření, pasivace, p-in-n a n-in-n technologie a jejich srovnání, technologické simulační nástroje).

3.Detektory pro měření energií částic ionizujícího záření a radiační úrovně (dioda bez napětí, detektory s P-N přechodem, detektory s povrchovou bariérou).

4.Zpracování analogového signálu klasických polovodičových detektorů (dioda jako měkký zdroj proudu, nábojově citlivý předzesilovač, filtrování a tvarování analogového signálu, digitalizace analogového signálu, ?artefakty? ve spektrech, VA-TA čipy).

5.Detektory pro polohově citlivá měření (jednostranné a oboustranné stripové detektory, lineární, maticové a radiální driftové detektory, CCD, hybridní pixelové detektory).

6.Zpracování analogového signálu stripových a pixelových detektorů (snímací metody, sběr náboje a přesnost měření, volba geometrických parametrů, integrovaná kapacitní vazba, zpětná vazba a kompenzace závěrného proudu, nastavení diskriminační hladiny).

7.Integrované obvody pro stripové a pixelové detektory (NMOS, CMOS, SOI, bipolární a smíšené technologie, příklady realizací, šumové charakteristiky).

8.Architektura elektronických obvodů pro komunikaci s polohově citlivými detektory (čipy bez zásobníku dat, čipy s nulovým potlačením a se zásobníkem dat, čipy pro počítání jednotlivých událostí).

9.Aplikace pixelových a stripových detektorů (polohově citlivé detektory v experimentech CDF, D0, ATLAS, CMS, ALICE a BTeV; zobrazování, radiografie a autoradiografie pomocí pixelových detektorů).

10.Trendy ve vývoji pixelových a stripových detektorů (limity a perspektivista hybridní pixelové technologie, monolitické a semi-monolitické pixelové detektory, DEPFET detektor, 3D-detektory).

Požadavky:

Další požadavky na studenta:

Nastudování série odborných článků na jednotné téma a prezentace nastudovaných znalostí.

Osnova přednášek:

Základní témata:

1.Přehled základních vlastností vodičů, polovodičů, semi-izolačních materiálů a nevodičů; volba vhodného materiálu pro konstrukci detektorů ionizujícího záření.

2.Přehled sekvenčních prvků planární technologie (fotolitografie, chemické leptání, dopování, oxidace, dopování z plynné fáze, depozice kovových kontaktů, tepelné ošetření, pasivace, p-in-n a n-in-n technologie a jejich srovnání, technologické simulační nástroje).

3.Detektory pro měření energií částic ionizujícího záření a radiační úrovně (dioda bez napětí, detektory s P-N přechodem, detektory s povrchovou bariérou).

4.Zpracování analogového signálu klasických polovodičových detektorů (dioda jako měkký zdroj proudu, nábojově citlivý předzesilovač, filtrování a tvarování analogového signálu, digitalizace analogového signálu, ?artefakty? ve spektrech, VA-TA čipy).

5.Detektory pro polohově citlivá měření (jednostranné a oboustranné stripové detektory, lineární, maticové a radiální driftové detektory, CCD, hybridní pixelové detektory).

6.Zpracování analogového signálu stripových a pixelových detektorů (snímací metody, sběr náboje a přesnost měření, volba geometrických parametrů, integrovaná kapacitní vazba, zpětná vazba a kompenzace závěrného proudu, nastavení diskriminační hladiny).

7.Integrované obvody pro stripové a pixelové detektory (NMOS, CMOS, SOI, bipolární a smíšené technologie, příklady realizací, šumové charakteristiky).

8.Architektura elektronických obvodů pro komunikaci s polohově citlivými detektory (čipy bez zásobníku dat, čipy s nulovým potlačením a se zásobníkem dat, čipy pro počítání jednotlivých událostí).

9.Aplikace pixelových a stripových detektorů (polohově citlivé detektory v experimentech CDF, D0, ATLAS, CMS, ALICE a BTeV; zobrazování, radiografie a autoradiografie pomocí pixelových detektorů).

10.Trendy ve vývoji pixelových a stripových detektorů (limity a perspektivista hybridní pixelové technologie, monolitické a semi-monolitické pixelové detektory, DEPFET detektor, 3D-detektory).

Osnova cvičení:

Cíle studia:

Cíle předmětu:

Získat přehled o aktuálně používaných polovodičových detektorech ionizujícího záření.

Studijní materiály:

Základní:

1.Gerhard Lutz: ?Semiconductor Radiation Detectors?, Springer-Verlag 2007, ISBN: 978-3-540-71678-5;

2.Leonardo Rossi, Peter Fischer, Tilman Rohe, Norbert Wermes: ?Pixel Detectors: From Fundamentals to Applications?, Springer-Verlag 2006, ISBN: 978-3-540-28332-4;

3.Helmuth Spieler: ?Semiconductor Detector Systems?, Oxford University Press 2005, ISBN: 978-0-19-852784-8.

Doporučená:

Odborné články věnované měření a testování polohově citlivých polovodičových detektorů ionizujícího záření, dokumentace nejvýznamnějších detekčních sestav.

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: