Бублик М.А, Даниленко К.Н., Дроняев В.П., Мельник О.В., Михеев Б.К. ФГУП «ВНИИА им. Н.Л. Духова»

1. СТОЙКОСТЬ-2010 Бублик М.А, Даниленко К.Н., Дроняев В.П., Мельник О.В., Михеев Б.К. ФГУП «ВНИИА им. Н.Л. Духова» Грунин А.В., Крылевский Е.Н., Куимова Н.А., Лазарев С.А., Лойко Т.В. ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» Алмазный дозиметр импульсного тормозного излучения САД1М Лыткарино 2010

2. Уникальные свойства алмаза • Плотность, г/см3 ................................................................................3.51 • Ширина запрещенной зоны, эВ ...................................................5,49 • Скорость дрейфа носителей зарядов (макс), см/с ……..….....107 • Время жизни носителей зарядов, с ......................................10-8 - 10-11 • Удельное сопротивление, Ом*см ................................................. 1016 • Концентрация примесей, относ. ед. ………………..……… 10-18 • Энергия образования электронно-дырочной пары, эВ ….…13,1 • Температура разрушения……………………………более 600оС • Химическая стойкость……………………………………высокая • Атомный номер………………………………………………….6 • Для сравнения: • -эффективный атомный номер воздуха………………………..7,5 • эффективный атомный номер биоткани……………………..7,4 • Атомный номер кремния………………………………………14

3. История вопроса • 1967 г. ФИАН СССР. Способ изготовления алмазных датчиков, работающих в счётном режиме • 1977 г. ЮАР. Способ изготовления датчиков на основе природных полупроводниковых алмазов группы IIb. • 1980-1992 г.г. п/я А-3904 (НИИИТ). Способ изготовления алмазных детекторов ионизирующих излучений. Расширение возможностей штатных методик. • 2005-2010 г.г. ФГУП НИИИТ. Разработка методов повышения быстродействия, радиационной стойкости, максимальной регистрируемой мощности дозы.

4. Актуальность • Отсутствие полномасштабных облучательных опытов (уменьшение линейных размеров полей радиационного воздействия) • Отсутствие средств измерения, внесённых в Госреестр

5. Алмазный дозиметр импульсного тормозного излучения САД1М

6. Основные технические характеристики дозиметра алмазного САД1М • - чувствительность к гамма-излучению радиоизотопа 60Со, Кл/Р ….....................................................................от 10-11 до 10-9; • - относительная погрешность преобразования в рабочих условиях эксплуатации при доверительной вероятности Р=0,95, .............± 15; • - максимальный импульсный линейный ток на нагрузке (75 ± 3) Ом при номинальном рабочем напряжении питания и нелинейности минус 10 % не менее, А…………………………………………1; • - временное разрешение (ширина импульсной характеристики на половине высоты) при работе в пределах до максимального импульсного линейного тока, нс, не более……………………………….1,5; • - рабочее напряжение питания, В, не более ………………………….1500;

7. Основные технические характеристики дозиметра алмазного САД1М • - полярность напряжения питания………………положительная или отрицательная • - «темновой» ток дозиметра при рабочем напряжении в нормальных условиях, мкА, не более…………………………….0,1; • - время установления рабочего режима, минут, не более………..5; • – чувствительность изменяется не более чем на 5% после облучения электр. или фот. излучением дозой …………5*105 рад; • - габаритные размеры (без кабеля и соединителя), мм:  - - длина………………………………………………..…17,5 ± 0,5; • - диаметр………...………………………………..…..12,0 ± 0,5; • масса без отрезка радиочастотного кабеля и разъёма - не более 20 г. • - длина с кабелем и соединителем, мм………..3000 ± 50;

8. Основные технические характеристики дозиметра алмазного САД1М • - условия применения дозиметров:  - - температура окружающей среды, оС ……от плюс 5 до плюс 40; - - относительная влажность при температуре 25 оС, %, не более…95; • - атмосферное давление, мм рт. ст………………………от 650 до 780; • - срок службы, лет, не менее………………………………………….10; • - тип кабеля……………………………...…..РК75-4-22; • - тип соединительного разъёма ……….РК-75-154 ФВ.

9. Область применения дозиметра алмазного САД1М • Дозиметр САД1М предназначен для регистрации и измерения характеристик импульсного тормозного излучения моделирующих установок типа: • - ЛИУ-30 (средняя энергия квантов 5-6 МэВ, граничная -30-35 МэВ); • - ЛИУ-10М (средняя энергия 3-4 МэВ, граничная - 15-20 МэВ); • - СТРАУС-2 (средняя энергия 0,7 МэВ, граничная - 3 МэВ); • - АРГУМЕНТ-1000 (средняя энергия 0,08 МэВ, граничная - 1 МэВ); • - ИЛТИ-1 (средняя энергия 0,07 МэВ, граничная - 0,6 МэВ); • - Гамма-1 (средняя энергия - 0,2-0,3 МэВ, граничная - 1-2,5 МэВ); • АРСА (средняя энергия - 0,3 МэВ, граничная - 1 МэВ).

10. Энергетическая зависимость чувствительности базовой конструкции дозиметра алмазного САД1М

11. Схемавключения САД1М по стандартной методике измерений

12. Импульсная характеристика измерительного канала. Первичный преобразователь – ЦФ.t0,5 =0,50 нс.

13. Импульсная характеристика измерительного канала с дозиметром САД1М. t0,5 =0,60 нс; Sд= 0,15 нКл/сГр

14. Импульсная характеристика измерительного канала с дозиметром САД1М. t0,5 =1,4 нс; Sд= 2,9 нКл/сГр

15. Результат выполнения ОКР В октябре 2009 г. дозиметру присвоен статус средства измерения (свидетельство об утверждении типа средства измерения RU.C.38.046.A №36389), прибор зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений под №41388-09 и допущен к применению в Российской Федерации.

16. Некоторые перспективные направления алмазного детекторостроения • 1 июля 2010 г. начинается ОКР «Разработка дозиметра алмазного для измерений параметров импульсного тормозного излучения ТАД5». Целью выполнения ОКР является разработка дозиметра алмазного для измерений параметров импульсного тормозного излучения с максимальной мощностью дозы в импульсе 1010 Гр/с, выпуск опытных образцов и проведения испытаний для целей утверждения типа средства измерения. • Планируемый срок окончания ОКР- 3 квартал 2012 г.

17. Некоторые перспективные направления алмазного детекторостроения • В 2007 г. в ФГУП НИИИТ была завершена НИР в ходе которой был разработан макет измерительного канала «Сцинтиллирующий алмаз-световод-фотоприёмное устройство» и показана возможность регистрации импульсного тормозного излучения с максимальной мощностью дозы в импульсе до 1011 Гр/с с временным разрешением менее 1 нс.

18. Некоторые перспективные направления алмазного детекторостроения Разработка малогабаритного комплекса контроля уровня нагружения при испытаниях комплектующих и аппаратуры на стойкость к воздействию специальных факторов, включающий в себя алмазные токовые и оптические датчики , со следующими характеристиками: • количество датчиков (электрических-3, оптических-3); - динамический диапазон регистрации мощности поглощённой дозы, не менее……………………………. 105; • максимальная регистрируемая мощность дозы, Гр/с..…………………………………………. 1012; • диапазон регистрируемых длительностей импульса, нс ………………………………………………………3÷500.

19. Некоторые перспективные направления алмазного детекторостроения Разработка малогабаритного датчика, обеспечивающего регистрацию воздействия с фронтом нарастания t0,1-0,9~ 10-12 с, характеризующегося объёмом не более 10-2 см3 , массой не более 1г, потребляемой мощностью в ждущем режиме – не более 10-6 ВхА;

20. Спасибо за внимание!