GB T 5201-1994 带电粒子半导体探测器测试方法.pdf
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1、7飞11: ./、UDC 539. ,. 074 001.4 F 80 华G/T 5201 94 1995-10-01实施发布.一-. -测器测试方:Test procedures for semiconductor charged particle detectors 局督监自主委毛主支才注一一一十一一1994-12-22发布嗣帘P 中华人民共和国国家标准带电粒子半导体探测试方法Test procedures for semiconduc!or charged particle detec!ors 主题内容与适用范围G/T 5201-94 代替GB5201-85 本标准规定了带电粒子半导体探
2、测器电特性和核辐射性能的测试方法以及某些特殊环境的试验方法.本标准适用于探测带电粒子的部分耗尽金硅面垒型、铿漂移金硅面垒型和表面钝化离子注入平面硅型等半导体探测器.全耗尽金硅面垒型探测器的某些性能测试也应参照本标准进行.2 术语、符号2. 1 术语2. 1. 1 灵敏层sensitive layer 半导体探测器中对辐射灵敏的那一层物质.粒子在其中损失的能量可转换成电信号.2. 1. 2灵敏面前nSltlvearea 探测器中辐射最易进入灵敏层的那部分表面。2.1.3 死层dead layer 从探测器灵敏层入射的带电粒子在进入灵敏层前必须经过的一层物质。在这层物质中,粒子损失的能量不转换成电
3、信号。2. 1.4 偏压bias voltage 探测器工作时所加电压。它在灵敏层中产生一个使信号电荷迅速向电极移动的强电场。2. 1. 5 探测器电容capacitance of detector 在给定偏压下,探测器两极间的总电容。 2.1.6 能量分辨率energy resolution 探测器分辨入射粒子能量的能力。通常以规定能量射线谱线的半高宽表示。2.1.7 半高宽(FWHM)full width at half maximum 在谱线中仅由单峰构成的分布曲线上,峰值一半处两点问横坐标之差,2. 1. 8 电上升时间electrical rise time 探测器电参数引起的输出信
4、号从终值的10%到90%所需的时间.2. 1. 9 电荷收集时间charge collection time 电离粒子穿过半导体探测器时,由收集电荷形成的积分电流从最终值的10%到90%所需要的时问.2.1.10 十分之一高宽(FWTM)full width at tenth maximum 谱线中,在单峰分布曲线上,峰值十分之一处两点问横坐标之差。国家技术监督局1994-12-22批准1995-10-01实施l 二 GBjT 5201-94 2. 1. 11 脉冲顶中心线top center !ine(of a pu!se) 在一个有尖顶的脉冲中通过峰顶点并与基线垂直的直线.2. 1. 12
5、脉冲达峰时间peaking time(of a pu!se) 单极脉冲前沿上幅度为峰值1%点至脉冲顶中心线的时间间隔.2. 1. 13脉冲尾时间归ilingtime(of a pu!se) 单极脉冲顶中心线至后沿幅度降至峰值1%处的时间间隔。2.2 符号2.2. 1 Cc检验电容,pF. 2. 2. 2 CD探测器电容,pF. 2.2.3 C隔直流电容,pF. 2.2.4 D.灵敏层厚度,m。2.2.5 lE.以半高宽表示的放大器噪声.keV.2.2.6 lED以半高宽表示的探测器噪声.keV.2.2. 7 lEEO以半高宽表示的除探测器噪声以外的电噪声.keV.2.2. 8 lE以半高宽表示
6、的除电噪声以外,其它因素引起的谱线展宽.keV.2.2. 9 lE在谱的能量分辨率测量中得到的总半高宽,keVo2. 2. 10 .E. I以半高宽表示的探测器能量分辨率,keV. 2. 2. 11 .ET以半高宽表示的探测器和放大器的总睐声.keV.2.2.12 .N.以半高宽表示的放大器噪声,道。2.2.13 .ND以半高宽表示的探测器噪声,道.2.2.14 .N.以半高宽表示的除探测器噪声以外的电噪声,道。2.2.15 .N以半离宽表示的除电噪声以外,其它因素引起的谱线展宽,道.2.2.16 .N在谱的能量分辨率测量中得到的总半高宽,道.22.2.17 .NT以半高宽表示的探测器和放大器
7、的总噪声,道.2.2.18 N,(N,).能量为E,(E,)的信号峰值所对应的道数,道.2.2.19 R.负载电阻.0,2.2.20 to:探测器电荷收集时间,nso2. 2. 21 t, .探测器电上升时间,n5. 2.2.22 t,.前置放大器上升时间,nso2.2.23 t.系统总上升时间,ns2.2.24 t,.脉冲达峰时间,问 2.2.25 t,.脉冲尾时间,p.s. 2.2.26 t.由电荷收集时间和上升时间形成的探测器上升时间,ns2.2.27号:脉冲波形中幅度为峰值幅度一半处两点间的时间间隔,问。2.2.28 V,.阶跃脉冲信号的幅度,V.2.2.29 Z.匹配阻扰,!lc3
8、3. 1 3.2 3.3 3.4 3.5 2 一般要求除特殊要求外,探测器应在环境温度20土2.相对湿度小于65%的条件下进行测试.各种性能测试均应使探测器处于完全黑暗的条件下进行。测试时,不得超过探测器允许的工作偏压,最大粒子注量率等限定条件。测试时所用仪器的技术指标不应对探测器参数的测盐结果有明显的影响.在任何一项或全部测试完成后,测得的参数应在测量精度内能重复。GB/T 5201-94 3.6 在工作温度下,探测器漏电流在偏宣电阻上引起的电压降应小于所加探测器偏压的15%.3.7 给出测试结果时,数据的有效位数应不多于该数据测量和使用所适用的范围.一般取二至三位.当不给出公差时,意味着有
9、效数字的最后一位士0.5.如1.35表示1.35土0.005,3.8 对于低真空下使用的探测器可在0.1-5Pa下测量有关性能,对在高真空下工作的探测器须在低于0.0001 Pa压强下测量有关性能.i 4. 1 电流电压特性利用半导体探测器专用电流-电压特性测试仪或其它同类仪器。按图1测量.!:i j 主探测器v 只图1反向电流-电压测量框图当探测器加反向偏压时逐点测量反向电流。记录逐渐增加电压和逐渐降低电压相对应的点.改变偏压足够地慢l使其不至于展现任何滞后效应.对每一偏压值,要待电流指示稳定后再记录电流、电压值.同时应记录测量时的环m温度。测量正向特性时,按图2接线.用固定某一正向电流(如
10、5mA)时的正向电压降表示。, A i 吁阿虫、)图2正向电流电压测量框图4.2 电容-电压特性电容-电压特性测量框图见图3.电桥工作频率应在10-105Hz之间.电桥加到探测器上交流信号的峰-峰值应小子探测器偏压的十分之一,C,的数值至少应比被测探测器的最大电容大10倍,所耐电压至少应比探测器所加最大偏压大一倍.电感L也可用一高阻R代替,选取阻值时应保证电阻上的压降与探测器偏压相比可以忽略,并使电源的输出电容不影响测量结果。电特性4 + R 偏!长电菌 偏H电器H ili-if-二iif董忠!i!14吨USid-s亨ib:11ru一一一一巳3 GB/T 5201-94 R G 4蜘t祭测器偏
11、1巨电源主施也侨图3电容-电压测茧框图接好线后,首先测量加某一偏压而来接探测器时的系统电容CI然后接上探测器再加上该偏压测量探测器电容与系统电容之和C,.该偏压下的探测器电容由公式(1)得到IJ: Co = C, -C、改变偏压,重复上述测茧,得到探测器电容随偏压的变化特性。在全对数坐标纸上绘出电容-电压特性曲线。4.3 噪声测盈利用脉冲高度法测量探测器噪声。测量时各设备按框图4接线。挥测器 G 4.3.1 测试要求偏阻电踵精密幅度脉冲产生器z 前世放大嚣图4噪声测量框图放大胆事遭脉网制if分昕酣( 1 ) 4. 3. 1.1 所用成形放大器应具有准高斯成形器,成形时间可调。成形后脉冲形状如图
12、5所示,它自成形器的性能和时间常数确定。因5中给出确定形状的参数ttJp和t,应在23为1阳的条件下测量噪声。若用其它成形器或不同tt测量时必须注明所用成形方法及斗。4 一一-._-一一一GB/T 5201-94 相对幅度厢中心线100% 50 Y. 一一一一1% t, t, 时间图5准高斯脉冲形状4.3.1.2 精密脉冲幅度产生器输出的应是上升时间不大于主放大器微分时间常数5%的指数衰减信号.信号的衰减时间应保证在等于成形放大器微分时间常数的时间间隔内,脉冲幅度下降不大于2%.产生器的积分非线性应小子0.1%。4.3.1.3 检验电容Cc一般小于10pFo 4.3.1.4 选择系统增益及信号
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