izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"izmertech-360Research ArticleИЗМЕРЕНИЯ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙIONIZING RADIATION MEASUREMENTSАлмазный детектор для регистрации ионизирующих излучений с малой линейной передачей энергииГладченковЕ. В.noemail@neicon.ruЗахарченкоК. В.noemail@neicon.ruКаперкоА. Ф.akaperko@hse.ruКолюбинВ. А.noemail@neicon.ruКулагинВ. П.noemail@neicon.ruНедосекинП. Г.noemail@neicon.ruНациональный исследовательский университет «Высшая школа экономики»Russian Federation201707022023015256Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/360

Разработан и исследован радиационно-стойкий детектор на основе алмаза для регистрации потоков частиц космического излучения с малой линейной передачей энергии. Данный прибор можно использовать для регистрации γ-излучения ядерных водо-водяных энергетических реакторов. Определены характеристики детектора при воздействии β-излучения, проведено моделирование его сигналов при β- и γ-излучениях. Применение многослойной алмазной структуры позволяет увеличить отношение сигнал-шум и расширить динамический диапазон измерений линейной передачи энергии частиц космического излучения.

A radiation-hard diamond-based detector for the registration of cosmic ray particles with low linear energy transfer has been developed and investigated. The device can be used for detection of gamma-radiation of PWR-type of nuclear reactors. The characteristics of the detector, when exposed to beta radiation, have been determined experimentally. The simulation of the detector signals, when exposed to beta and gamma radiation, has been carried out. The analysis of the results shows that the use of multi-layered diamond structure can increase the signal-to-noise ratio and measurement dynamic range of linear energy transfer of cosmic-ray particles.

алмазный детекторкосмическое излучениекосмический аппаратрадиационная обстановкалинейная передача энергииdiamond detectorcosmic radiationspacecraftradiation situationlinear energy transferReferencesКадилин В. В., Колюбин В. А., Львов С. А., Недосекин П. Г., Идалов В. А., Тюрин Е. М., Колесников С. В., Самосадный В. Т. Перспективы применения алмазных детекторов для регистрации заряженных частиц космического излучения // Ядерная физика и инжиниринг. 2014. Т. 5. № 2. С. 138-144.Кадилин В. В., Колюбин В. А., Львов С. А., Недосекин П. Г., Идалов В. А., Тюрин Е. М., Колесников С. В., Самосадный В. Т. Перспективы применения алмазных детекторов для регистрации заряженных частиц космического излучения // Ядерная физика и инжиниринг. 2014. Т. 5. № 2. С. 138-144.Захарченко К. В., Каперко А. Ф., Колюбин В. А., Кулагин В. П., Львов С. А., Недосекин П.Г., Чумаченко Е. Н. Спектрометрический алмазный детектор потоков ионизирующего излучения для транспортных космических систем // Измерительная техника. 2015. № 6. С. 63-67.Захарченко К. В., Каперко А. Ф., Колюбин В. А., Кулагин В. П., Львов С. А., Недосекин П.Г., Чумаченко Е. Н. Спектрометрический алмазный детектор потоков ионизирующего излучения для транспортных космических систем // Измерительная техника. 2015. № 6. С. 63-67.Davydov L. N., Rybka A. V., Vierovkin A. A., Dudnik S. F., Gritsyna V. I., Kutny V. E., Opalev O. A., Shevchenko V. A., Shlyahov I. N., Strelnitsky V. E., Tenishev A. E., Uvarov V. L., James R. B., Bolotnikov A. E., Fochuk P. M. Registration of high-intensity electron and x-ray fields with polycrystalline CVD diamond detectors // Proc. SPIE. 2012. V. 8507. N. 12. P. 85071.Davydov L. N., Rybka A. V., Vierovkin A. A., Dudnik S. F., Gritsyna V. I., Kutny V. E., Opalev O. A., Shevchenko V. A., Shlyahov I. N., Strelnitsky V. E., Tenishev A. E., Uvarov V. L., James R. B., Bolotnikov A. E., Fochuk P. M. Registration of high-intensity electron and x-ray fields with polycrystalline CVD diamond detectors // Proc. SPIE. 2012. V. 8507. N. 12. P. 85071.Wodniak I., Drozdowicz K., Dankowski J., Gabańska B., Igielski A., Kurowski A., Marczewska B., Nowak T., Woźnicka U. CVD diamond detectors for fast alpha particles escaping from the tokamak D-T plasma // NUKLEONIKA. 2011. V. 56. P.143-147.Wodniak I., Drozdowicz K., Dankowski J., Gabańska B., Igielski A., Kurowski A., Marczewska B., Nowak T., Woźnicka U. CVD diamond detectors for fast alpha particles escaping from the tokamak D-T plasma // NUKLEONIKA. 2011. V. 56. P.143-147.Пластинин Ю. А., Скрябышев И. Ю. Электростатические явления вблизи низкорбитальных космических аппаратов // Измерительная техника. 2014. № 3. С. 52-57.Пластинин Ю. А., Скрябышев И. Ю. Электростатические явления вблизи низкорбитальных космических аппаратов // Измерительная техника. 2014. № 3. С. 52-57.Conte G., Allegrini P., Pacilli M., Salvatori S., Kononenko T. V., Bolshakov A. P., Ralchenko V. G., Konov V. I. Three-dimensional graphite electrodes in CVD single crystal diamond detectors: charge collection dependence on impinging beta-particles geometry // Nucl. Inst. and Meth. in Phys. Res. A. 2015. V. 799. P. 10-16.Conte G., Allegrini P., Pacilli M., Salvatori S., Kononenko T. V., Bolshakov A. P., Ralchenko V. G., Konov V. I. Three-dimensional graphite electrodes in CVD single crystal diamond detectors: charge collection dependence on impinging beta-particles geometry // Nucl. Inst. and Meth. in Phys. Res. A. 2015. V. 799. P. 10-16.Pat. 2011191255 JP (A). Toshichi I., Hidenori S. Radiation detector // Univ Osaka. Hitachi Aloka Medical LTD. 2011.Pat. 2011191255 JP (A). Toshichi I., Hidenori S. Radiation detector // Univ Osaka. Hitachi Aloka Medical LTD. 2011.Pat. 103746036 CN (A). Wang L., Yang Y., Zho J., Ren B. G., Wang J. N., Huang J., Tang K., Zhang J., Xia Y. Preparation method for ohmic contact electrode of diamond radiation detector // Univ Shanghal. 2014.Pat. 103746036 CN (A). Wang L., Yang Y., Zho J., Ren B. G., Wang J. N., Huang J., Tang K., Zhang J., Xia Y. Preparation method for ohmic contact electrode of diamond radiation detector // Univ Shanghal. 2014.Пат. 2522772 РФ. Алмазный детектор / Амосов В. Н., Емельянов А. И., Крисько Н. И., Родионов Н. Б. // 2014. Изобретения. Полезные модели. Бюл. № 20.Пат. 2522772 РФ. Алмазный детектор / Амосов В. Н., Емельянов А. И., Крисько Н. И., Родионов Н. Б. // 2014. Изобретения. Полезные модели. Бюл. № 20.Burkart F., Blanco J., Borburgh J., Dehning B., Di Castro M., Lechner A., Lendaro J., Loprete F., Losito R., Montesano S., Schmidt R., Wollmann D., Zerlauth M. Diamond particle detector properties during high fluence material damage tests and their future applications for machine protection in the LHC // Geneva and CIVIDEC Instrumentation, Wien. Proc. IPAC 2013, Shanghai, China. 2013.Burkart F., Blanco J., Borburgh J., Dehning B., Di Castro M., Lechner A., Lendaro J., Loprete F., Losito R., Montesano S., Schmidt R., Wollmann D., Zerlauth M. Diamond particle detector properties during high fluence material damage tests and their future applications for machine protection in the LHC // Geneva and CIVIDEC Instrumentation, Wien. Proc. IPAC 2013, Shanghai, China. 2013.Weiss C., Griesmayer E., Guerrero C. A new CVD Diamond Mosaic-Detector for (n, a) Cross-Section Measurements at the n_TOF Experiment at CERN // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. A. 2013. V. 732. P. 190-194.Weiss C., Griesmayer E., Guerrero C. A new CVD Diamond Mosaic-Detector for (n, a) Cross-Section Measurements at the n_TOF Experiment at CERN // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. A. 2013. V. 732. P. 190-194.Jansen H., Alvarez Sanchez P., Bart Pedersen S., Dehning B., Dobos D., Effinger E., Ferrari A., Griesmayer E., Gschwendtner E., Kozsar I., Missiaen D., Pernegger H., Sala P.R., Serrano J., Ward C. Verification of the CNGS Timing System using Fast Diamond Detectors // J. of Inst. 2013. V. 8. P. 01017.Jansen H., Alvarez Sanchez P., Bart Pedersen S., Dehning B., Dobos D., Effinger E., Ferrari A., Griesmayer E., Gschwendtner E., Kozsar I., Missiaen D., Pernegger H., Sala P.R., Serrano J., Ward C. Verification of the CNGS Timing System using Fast Diamond Detectors // J. of Inst. 2013. V. 8. P. 01017.Weiss C., Griesmayer E., Guerrero C. Response of CVD Diamond Detectors to 14 MeV Neutrons // CERN-ATS-Note-2012-093 TECH, 2012-11-16, 2012.Weiss C., Griesmayer E., Guerrero C. Response of CVD Diamond Detectors to 14 MeV Neutrons // CERN-ATS-Note-2012-093 TECH, 2012-11-16, 2012.Pat. 20110233418 US. Horstall A. B., Silvie J. A. Radiation detector // Bae Systems. plc (London, GB. 2011).Pat. 20110233418 US. Horstall A. B., Silvie J. A. Radiation detector // Bae Systems. plc (London, GB. 2011).Маталин Л. А., Чубаров С. И., Тимохин Л. А., Смирнов В. И., Нестеренко В. С. Электронные методы ядерной физики. М.: Атомиздат. 1973.Маталин Л. А., Чубаров С. И., Тимохин Л. А., Смирнов В. И., Нестеренко В. С. Электронные методы ядерной физики. М.: Атомиздат. 1973.Козлов С. Ф. Алмазные детекторы ядерных излучений. Алмаз в электронной технике. М.: Энергоатомиздат. 1990.Козлов С. Ф. Алмазные детекторы ядерных излучений. Алмаз в электронной технике. М.: Энергоатомиздат. 1990.Попов В. И. Методы ЛПЭ - спектрометрии ионизирующих излучений. М.: Атомиздат. 1978.Попов В. И. Методы ЛПЭ - спектрометрии ионизирующих излучений. М.: Атомиздат. 1978.Geant4: A toolkit for the simulation of the passage of particles through matter [Офиц. cайт] http://geant4.web.cern.ch/geant4/ (дата обращения 15.03.2016).Geant4: A toolkit for the simulation of the passage of particles through matter [Офиц. cайт] http://geant4.web.cern.ch/geant4/ (дата обращения 15.03.2016).NIST: Stopping-power and range tables for electrons [Электрон. версия]: http://physics.nist.gov/PhysRefData/Star/Text/ESTAR.html (дата обращения 16.05.2016).NIST: Stopping-power and range tables for electrons [Электрон. версия]: http://physics.nist.gov/PhysRefData/Star/Text/ESTAR.html (дата обращения 16.05.2016).Carron N. J. An Introduction to the Passage of Energetic Particles through Matter. CRC Press, Tayler & Francis Group. 2007.Carron N. J. An Introduction to the Passage of Energetic Particles through Matter. CRC Press, Tayler & Francis Group. 2007.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.