ピクセル型半導体検出器の放射線損傷の研究

像素型半导体探测器辐射损伤研究

• 批准号: 11127211
• 负责人: 塚本 俊夫
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Saga University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11127211/
• 关键词: ピクセル型半導体検出器; CCDバーテックス検出器; 放射線耐性; 常温運転; 素粒子実験

将来の素粒子実験において微弱信号を捉える高性能CCDは、崩壊点検出器として有望な候補であるが、比較的放射線損傷に弱いとされており、その耐性を実験的に見極める必要がある。CCDの性能の劣化は主に、1)暗電流の増加と2)電荷転送中の損失(電荷転送損失率:CTI)の増加を招く。我々は大強度放射線(電子線・中性子線)を当て、これらを広く温度範囲(-100℃〜常温)にわたって放射線ダメージの状況を調べた。今までの研究により、CCD表面へのダメージは暗電流の増加を招くことがわかっている。駆動時の反転ゲート電圧を上昇させることで暗電流を十分に抑えるための動作点を見出した。また、この影響は電子線照射において特に顕著であるり、中性線に対しては影響が少ないことがわかった。そういった最適化のもと、CTIの温度依存性をより精密に行った。これは、生成されたトラップレベルにより、異なる振る舞いをするが、精密なシミュレーションを開発し、電子線・中性子線両者について、実験結果がよく再現できることがわかった。さらに「ノッチ」と呼ばれる構造により、耐放射線を高めたCCDについても測定を行い、標準のものよりも3〜4倍高い放射線耐性があることがわかった。これらの研究により、将来の線形加速器実験で予測される電子線において2x10^<11>/cm^2/year、中性子において2x10^8/cm^2/yearの放射線被爆においても、CCD素子を飛跡検出器として利用できることに目処が立ちつつある。

In the future, the weak signal of the particle will be detected by high-performance CCD, and the detection of the collapse point will be expected. The deterioration of CCD performance is mainly caused by 1) the increase of dark current and 2) the increase of loss in charge transfer (charge transfer loss rate:CTI). The temperature range (-100℃ ~ room temperature) of the radiation is adjusted. In this study, CCD surface temperature and dark current increased. When the voltage rises, the dark current rises. The influence of electron rays is special and neutral. Optimization, CTI and temperature dependence The results of this research are reproduced in the following ways: 1. the development of electronic wires, 2. the development of electronic wires, 3. the development of electronic wires, 4. the electronic wires, 4. the development of electronic wires, 4. the development of electronic wires, 4. the electronic wires, 4. The structure, radiation resistance, CCD measurement, standard measurement, 3 to 4 times high radiation resistance, etc. In this research, future linear accelerators are expected to be used for electron beam explosion of 2x10^<11>/cm^2/year, electron beam explosion of 2x10 ^8/cm^2/year, CCD beam emission detector of 2x10 ^/cm^2/year, etc.

项目成果

T.Aso et al.: "Beam Tests of a CCD Sensor for Vertex Detector at JLC"KEK Preprint. 84. 1-9 (1999)

T.Aso 等人：“JLC 顶点检测器 CCD 传感器的光束测试”KEK 预印本。

K.D.Stefanov et al.: "Investigation of the Radiation Performance of a CCD Sensor for Vertex Detector Application"Nucl.Instr.and Meth.. A436. 182-187 (1999)

K.D.Stefanov 等人：“用于顶点检测器应用的 CCD 传感器的辐射性能研究”Nucl.Instr.and Meth..A436。

K.D.Stefanov et al.: "Electron and Neutron Radiation Damage Effects on a Two-Phase CCD."KEK Preprint. 114. 1-27 (1999)

K.D.Stefanov 等人：“两相 CCD 上的电子和中子辐射损伤效应”。KEK 预印本。