.jpg)
Academia Română a fost creată în 1866 pentru a cristaliza cele mai înalte valori intelectuale din provinciile românești într-o societate erudită menită să consolideze identitatea națională pe baza a patru componente esențiale: limbă și literatură, istorie, etnografie și cultură. La...
Studiul defectelor induse de iradiere, primul pas spre creşterea rezistenţei la radiaţie a detectorilor de Si utilizaţi īn experimentele LHC
Această tematică de cercetare a INCD pentru Fizica Materialelor (INFM) este strâns legată de colaborarea cu CERN, prin intermediul proiectului RD50, şi este motivată în principal de provocarea impusă de noile acceleratoare de particule ca Large Hadron Collider (LHC), operabil în prezent la CERN, precum şi de upgradarea viitoare a acestuia (SLHC), International Linear Collider (ILC) sau de sursele de fotoni cu brilianță mare, ca XFEL, prevăzute şi ele pentru acest deceniu.
Senzorii de Si sunt în prezent cei mai precişi detectori de radiaţie. Expunerea acestora unor intensităţi mari de radiaţii este însă problematică deoarece în acest fel se produc concentraţii mari de defecte în volumul senzorilor, alterându-le grav performanţa de detecţie şi timpul de viaţă. Magnitudinea efectelor de deteriorare nu depinde numai de fluența de iradiere ce le-a determinat, ci suferă variaţii în timp şi după ce iradierea a încetat (efecte de îmbătrânire). Aceste efecte devin foarte importante dacă se ia în considerare durata lungă de operare cerută pentru detectorii de Si în experimentele LHC (10 ani) şi SLHC (5 ani). Perioade similare de operare sunt necesare şi în aplicaţiile ILC, XFEL şi în misiuni spaţiale.
Dezvoltarea metodelor de detecție
Proiecţii pentru o operare garantată pe durate lungi de timp nu se pot face decât dacă efectele de deteriorare a detectorilor şi evoluţia lor în timp sunt foarte bine cunoscute. În acest sens, cercetările efectuate în INFM sunt dedicate atât detecţiei acelor defecte induse de iradiere, ce au un impact direct asupra proprietăţilor electrice ale senzorilor, cât şi identificării de soluţii viabile pentru creşterea toleranţei la radiaţii la nivelul cerut de larga comunitate europeană implicată în cercetări de fizica particulelor elementare. Un prim pas, absolut necesar, în abordarea acestui tip de cercetări a fost dezvoltarea metodelor de detecţie (TSC), la nivel microscopic, a defectelor de volum şi de analiză a răspunsului electric al acestora, astfel încât să se poată determina cu precizie atât concentraţiile de defecte, cât şi caracteristicile lor electrice (nivele energetice, secţiuni de captură purtători liberi, stări de sarcină). Studiile TSC întreprinse pe senzori de Si, obţinuţi prin diferite tehnici de creştere şi procesare, cu conţinut diferit de impurităţi şi iradiaţi cu Co60-γ, electroni, protoni sau neutroni, au scos în evidenţă că, din multitudinea de defecte induse de iradiere, doar câteva au o influenţă directă asupra funcţionării senzorilor în condiţiile experimentelor LHC şi anume benefică (centrii BD şi E30K) sau dăunătoare (centrii Ip, H116K, H140K şi H152K). S-a demonstrat că rata lor de generare este influenţată de fluența de iradiere, de tipul particulelor (cu fotoni, electroni sau hadroni) şi energia acestora. În plus, formarea defectelor Ip, BD şi E30K depinde şi de concentraţia de impurităţi din material, astfel că în cazul lor se poate aplica aşa numita “inginerie de defecte” (incorporarea intenţionată de impurităţi în material) în vederea creșterii toleranţei la radiaţii a senzorilor de Si.
Rezultate unicat
Aceste studii au fost considerate un “breakthrough” în domeniu, reuşindu-se pentru prima dată o corelare cantitativă între studiile de defecte efectuate la nivel microscopic şi caracteristicile electrice ale senzorilor, inclusiv efectele de îmbătrânire. Figura alăturată ilustrează diferenţele în concentraţia de defecte induse de iradiere şi modul de variaţie în timp după iradierea tensiunii de operare în cazul a doi senzori de Si cu conţinut diferit de Oxigen. La ora actuală nu există experimente care să clarifice natura chimică a defectelor menţionate, responsabile de alterarea performanţelor senzorilor de Si, deşi identificarea lor este de importanţă crucială în eforturile de dezvoltare a unor detectori de Si ultra-rezistenţi la radiaţii. În acest scop, s-au început recent în INFM studii specifice, bazate pe rezonanţă paramagnetică de spin şi pe microscopie electronică de înaltă rezoluţie în cadrul proiectului PCE-72/2011.
Parerea ta conteaza: 
