Index of /rozprawy2/11700

Energetyczna zdolność rozdzielcza segmentowanych detektorów

półprze-wodnikowych promieniowania X

Celem rozprawy była analiza zjawisk fizycznych odpowiedzialnych za ograniczenia energetycznej zdolności rozdzielczej krzemowych detektorów pozycjoczułych promieniowania X. Wyniki badań dla prototypowych sensorów potwierdziły możliwość uzyskania energetycznej zdolności rozdzielczej poniżej 200 eV FWHM dla energii 5.9 keV w temperaturze pokojowej. Analiza efektów podziału ładunku pomiędzy sąsiadujące pady dla sensorów o różnych głębokościach złącza pokazała, że źródłem granicznego poziomu tła niskoenergetycznego w widmach są efekty niekompletnego zbierania ładunku w obszarze złącza p+_{-n. Pomiary oraz symulacje przeprowadzone z}

wykorzystaniem pakietu TCAD wykazały, że poziom tła można zredukować przez zastosowanie płytszego złącza. Testy uszkodzeń radiacyjnych, indukowanych przez miękkie promieniowanie X potwierdziły, że efekty radiacyjne są znaczące w zakresie dawek do kilkuset Gy(SiO2). Otrzymane rezultaty potwierdzają możliwość konstrukcji

detektora pozycjoczułego o energetycznej zdolności rozdzielczej odpowiedniej dla potrzeb obrazowania rozkładów pierwiastków z wykorzystaniem rentgenowskiej analizy fluorescencyjnej. Przeprowadzone testy i wykonane analizy dla różnych geometrii sensorów i różnych ustawień elektroniki odczytu pozwoliły na sformułowanie ogólnych rekomendacji dotyczących optymalizacji rozdzielczości energetycznej krzemowych detektorów pozycjoczułych.

Energy resolution of segmented semiconductor detectors of X-rays

The aim of this dissertation was to analyse basic physical phenomena, which are responsible for degradation of the energy resolution of silicon position sensitive detectors. The performed measurements of prototype detectors show clearly that energy resolution better than 200 eV FWHM energy of 5.9 keV can be achieved at room temperature. The analysis of charge division between adjacent pads for sensors with different junction depths showed that the low energy background in the measured spectra is due to the events with non-complete charge collection for the photons absorbed in the p+_{-n junction. The tests and simulations using the TCAD package}

confirm that a significant fraction of this background can be reduced by implementation of a shallow junction. The tests of radiation effects induced by soft X-ray show that radiation damage effects are significant for total doses up to a few hundreds of Gy(SiO2). The obtained results confirm feasibility of construction of

a position sensitive detector with energy resolution suitable for elemental imaging using x-ray fluorescence analysis. The tests and analysis performed for various sensor geometries and different setting of the front-end electronics allow us to formulate general recommendation regarding optimisation of the energy resolution of silicon position sensitive detectors.