مقایسه عملکرد و ویژگی‌های ساختاری آشکارسازهای سد سطحی سیلیکونی (SSB)و آشکارسازهای سیلیکونی غیرفعال‌شده (PIPS) در کاربردهای هسته‌ای و پزشکی
الموضوعات :فاطمه نامدارنیا 1 , لیدا امان الهی درچه 2 , الهه زین العابدینی 3 , داریوش سرداری 4
1 - دانشجوی دکتری - دانشگاه آزاد واحد علوم و تحقیقات
2 - دانشجوی دکتری - دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات
3 - دانشگاه آزاد واحد علوم و تحقیقات
4 - عضو هیئت علمی - دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات
الکلمات المفتاحية: : آشکارساز سیلیکونی غیرفعال‌شده (PIPS), آشکارساز سد سطحی سیلیکونی(SSB), آشکارسازی ذرات آلفا, آشکارسازی ذرات بتا, آشکارسازهای سیلیکونی, آشکارسازی پرتو ,
ملخص المقالة :
افزایش تقاضا برای ایمنی در تاسیسات هسته‌ای مستلزم بررسی مداوم ذرات رادیواکتیو موجود در هوا در داخل و اطراف سایت‌های هسته‌ای است. در حالیکه حوادث هسته‌ای بالقوه مستلزم نظارت جهانی است. آشکارسازهای سیلیکونی نقش مهمی در اندازه‌گیری‌های هسته‌ای و پزشکی ایفا می‌کنند، به ویژه در تشخیص دقیق ذرات باردار نظیر آلفاو بتا. دو نوع رایج از این آشکارسازها، یعنی آشکارسازهای با سد سطحی سیلیکونی (SSB) و آشکارسازهای سیلیکونی غیرفعال شده (PIPS) ، هر یک مزایا و محدودیت‌های منحصربه فردی دارند. در این پژوهش، به بررسی ویژگی‌های ساختاری و عملکردی این دو نوع آشکارساز پرداخته و مقایسه‌ای جامع در زمینه‌ی کارایی، پایداری در شرایط محیطی مختلف، و دقت اندازه‌گیری ارائه شده است. نتایج نشان می‌دهد که آشکارسازهای PIPS با داشتن پایداری دمایی و رطوبتی بالاتر، برای کاربردهای طولانی مدت مناسب‌تر هستند. در حالی که آشکارسازهای SSB به دلیل حساسیت بالا و پاسخ سریع در شرایط کوتاه مدت و کم هزینه‌تر آزمایشگاهی ، در برخی کاربردهای خاص برتری دارند. این مقایسه می‌تواند به محققان در انتخاب آشکارساز مناسب بر اساس نیازهای خاص پژوهشی و شرایط محیطی کمک کند.
[1] ش. م. ب. د. س. م. اطهری, "کاربردها، مزایا و معایب آشکارسازهای گالیم آرسناید," فصلنامه علمی- پژوهشی بیولوژی کاربردیpp. 15-38, 5 3 1395.
[2] Knoll, radiation , detection and measurement, Michigan: WILEY, 2010.
[3] P. a. L. C. a. Y. F. a. G. Z. a. G. T. a. Y. L. a. S. L.-J. a. J. H. a. x. X. a. M. N. a. Z. H. a. L. Z. Bao, "Development of large-area quadrant silicon detector for charged particles," Chinese Physics C, vol. 38, 2014.
[4] S. H. P. a. J. H. H. Han Soo Kim, "Characteristics of Silicon Surface Barrier Radiation," Journal of the Korean Physical Societ, pp. 1754-1758, 2008.
[5] T. N. V. ,. H. L. C. Thu Huynh Nguyen Phong, "Efficiency response of an aged PIPS detector used in high-resolution alpha-particle spectrometry," Nuclear Instruments and Methods in Physics, pp. 128-135, 2018.
[6] F.-J. H. P. S. W. M. J. H. S. K. P. S. a. S. O. (. A. Plompen, "Beta-spectroscopy of long lived nuclides with a PIPS detector-setup," in International Conference on Nuclear Data for Science and Technology, Bruges, Belgium, 2017.
[7] J. D. M. F. V. S. H.E. Bosch, "Semiconductor detectors setup for nuclear spectroscopy studies," 1974.
[8] G. Shani, Radiation Dosimetry Instrumentation and Methods, 2000.
[9] G. a. K.-N. H. a. S.-E. W. Pfennig, "Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Technik und Umwelt," Chart of the nuclides. 6. ed, 1995.
[10] N.-. K. I.-. F. W. Baig, "Nanomaterials: A review of synthesis methods, properties, recent progress, and challenges," Materials Advances, pp. 1821-1871, 2021.
[11] J. Kemmer, P. Burger, R. Henck and E. Heijne, "Performance and Applications of Passivated Ion-Implanted Silicon Detectors," 1982.
[12] J. a. A. A. Pelletier, "Plasma-based ion implantation and deposition: A review of physics, technology, and applications," Plasma Science, IEEE Transactions on, vol. 33, pp. 1944 - 1959, 2006.
[13] E. M. M. L. G. &. K. M. Fretwurst, "Radiation hardness of silicon detectors for high-energy physics applications.," Journal of Optoerlectronics and Advanced Mateials, pp. 575-588, 2000.
[14] K. K. N. S.M. Sze, Metal-Semiconductor Contacts, 2006.
[15] L. B. a. M. B. a. G. P. a. N. Taccetti, "Application of digital sampling techniques to particle identification in scintillation detectors," Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, vol. 491, no. 0168-9002, pp. 244-257, 2002.
[16] J. L. ,. H. K. ,. W. Y. K. ,. W. L. Mee Jang, "Design of Radioactive Krypton Detection System using PIPS Detector," Transactions of the Korean Nuclear Society Virtual spring Meeting, 2021.
[17] J.-O. L. J. R. C. E. Gregory Choppin, "Detection and Measurement Techniques," Gregory Choppin, Jan-Olov Liljenzin, Jan Rydberg, Christian Ekberg, pp. 239-295, 2013.
[18] "The Continuous Air Monitoring (CAM) PIPS® Detector," Technologies, Mirion, 2021.
[19] S. Aggarwal, "Alpha-particle spectrometry for the determination of alpha emitting isotopes in nuclear, environmental and biological samples: Past, Present and Future," Anal. Methods, 2016.
[20] N. a. H. C. a. Y. T. a. L. C. a. Z. G. Wang, "Design of a Preamplifier for Silicon Detector Redout Experiment," OALib, vol. 09, pp. 1-9, 2022..
[21] J. a. H. X. a. Q. S. a. Z. Q. a. H. L. Liu, "Development of Low-Noise Charge-Sensitive Preamplifier Based on PIPS Detector," OALib, vol. 07, pp. 1-8, 2020.
[22] I. Mirion Technologies, "mirion," Mirion Technologies, Inc., 2025. [Online]. Available: https://www.mirion.com/faq-for-passivated-implanted-planar-silicon-pips-detectors.
