Ю.М. Дикаев1, А.А. Кудряшов2

1,2 Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН,

Фрязинский филиал (г. Фрязино, Моск. обл., Россия)

1 ymd289@yandex.ru, 2 aka217@ire216.msk.su

Постановка проблемы. Исследование возможности применения полупроводниковых детекторов на GaAs и CdZnTe в рентгеновской медицинской диагностике показало, что GaAs-детектор может быть рекомендован для регистрации рентгеновского излучения с эффективной энергией не более 35 кэВ в отличие от CdZnTe-детекторов, применяемых для регистрации более «жесткого» излучения при облучении по нормали к поверхности детектора.

Цель. Определить область оптимальных наклонов поверхности детектора к направлению излучения путем экспериментального исследования детекторов на основе эпитаксиальных структур GaAs, выращенных с помощью газофазной эпитаксии, при различной ориентации образца по отношению к направлению излучения, тем самым расширив энергетический диапазон регистрации рентгеновского излучения.

Результаты. Рассмотрены особенности возникновения фототока в полупроводниковых эпитаксиальных структурах GaAs в режиме детектирования скользящего рентгеновского облучения. Проведены экспериментальные измерения фототока детектора GaAs при его различной ориентации по отношению к направлению излучения. Максимум фототока приходился при эффективной энергии 60 кэВ и углом скольжения облучения менее 50.

Практическая значимость. Разработана изогнутая по дуге многоэлементная линейка из отдельных модулей – сборок детекторов, которые ориентируются по нормали к направлению облучения. Предложенный многомодульный детектор можно применять в медицинской диагностике.

Дикаев Ю.М., Кудряшов А.А. Рентгеновский детектор на основе эпитаксиальных структур GaAs в режиме скользящего облучения // Биомедицинская радиоэлектроника. 2024. T. 27. № 1. С. 14-19. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604136-202401-02

1. Ахмадуллин Р.А., Дворянкин В.Ф., Дворянкина Г.Г., Дикаев Ю.М., Ермаков М.Г., Ермакова О.Н., Крикунов А.И., Кудряшов А.А., Петров А.Г., Телегин А.А. Фотовольтаические рентгеновские детекторы на основе эпитаксиальных структур GaAs // Письма в журнал технической физики. 2002. Т. 28. Вып. 1. С. 34–38.
2. Айзенштат Г.И., Вилисова М.Д., Другова Е.П., Лелеков М.А., Мокеев Д.Ю., Пономарев И.В., Пороховниченко Л.П., Толбанов О.П., Чубирко В.А. Детекторы рентгеновского излучения на эпитаксиальном арсениде галлия // Журнал технической физики. 2006. Т. 76. Вып. 8. С. 46–49.
3. Жиляев Ю.В., Микулик Д.И., Насонов А.В., Орлова Т.А., Пантелеев В.Н., Полетаев Н.К., Федоров Л.М., Щеглов М.П. Арсенид-галлиевые p-i-n структуры для детекторов рентгеновского излучения на германиевых и арсенид-галлиевых подложках // Письма в журнал технической физики. 2012. Т. 38. Вып. 9. С. 1–7.
4. Черных С.В., Черных А.В., Чубенко А.П., Павлюченко Л.Н., Свешников Ю.Н., Глыбин Ю.Н., Коновалов М.П., Паничкин А.В, Диденко С.И. Детекторы на основе высокочистых эпитаксиальных слоев GaAs для спектрометрии рентгеновского и гамма-излучения // Приборы и техника эксперимента. 2018. № 5. С. 41–48.
5. Дикаев Ю.М., Кудряшов А.А., Петров А.Г. Рентгеновские детекторы на основе эпитаксиальных структур GaAs и монокристаллов Cd0,9Zn0,1Te // Биомедицинская Радиоэлектроника. 2019. Т. 22. № 7. С. 75–81.
6. Дворянкин В.Ф., Дикаев Ю.М., Кудряшов А.А. Исследование свойств фотовольтаических детекторов рентгеновского излучения на основе эпитаксиальных структур GaAs // Журнал технической физики. 2004. Т. 74. Вып. 6. С. 126–128.
7. Ахмадуллин Р.А., Дворянкин В.Ф., Дворянкина Г.Г., Дикаев Ю.М., Ермаков М.Г., Ермакова О.Н., Крикунов А.И., Кудряшов А.А., Петров А.Г., Телегин А.А. Линейный детектор регистрации рентгеновских изображений // Приборы и техника эксперимента. 2002. № 4. С. 166–167.
8. Achmadullin R.A., Dvoryankin V.F., Dvoryankina G.G., Dikaev Yu.M., Krikunov A.I., Kudryashov A.A., Panova T.M., Petrov A.G., Telegin A.A. X-ray imaging bilinear staggered GaAs detectors // RADIATION IMAGING DETECTORS 2003. Proceedings of the 5th International Workshop on Radiation Detectors (IWORID), Riga, Lativa. 2003. P. 89–91.
9. Dvoryankin V.F., Dvoryankina G.G., Dikaev Yu.M., Ermakov M.G., Kudryashov A.A., Petrov A.G., Telegin A.A. Photovoltaic GaAs Detectors for Digital X-Ray Imaging // Mammography – Resent Advances. Rijeka. 2012. P. 341–353.
10. Ayzenshtat G.I., Germogenov V.P., Guschin S.M., Okaevich L.S., Shmakov O.G., Tolbanov O.P., Vorobiev A.P. X-ray and γ-ray detectors based GaAs epitaxial structures // RADIATION IMAGING DETECTORS 2003. Proceedings of the 5th International Workshop on Radiation Detectors (IWORID), Riga, Lativa. 2003. P. 97–102.
11. Дворянкин В.Ф., Дворянкина Г.Г., Дикаев Ю.М., Ермаков М.Г., Ермакова О.Н., Кудряшов А.А., Петров А.Г., Телегин А.А. Характеристики фотовольтаического рентгеновского детектора на основе структуры арсенида галлия // Журнал технической физики. 2007. Т. 77. Вып. 10. С. 121–124.
12. Дворянкин В.Ф., Дворянкина Г.Г., Дикаев Ю.М., Ермаков М.Г., Кудряшов А.А., Петров А.Г., Телегин А.А. Фотовольтаические рентгеновские детекторы на основе эпитаксиальных структур GaAs // Приборы и техника эксперимента. 2013. № 1. С. 97–102.
13. Дворянкин В.Ф., Дворянкина Г.Г., Дикаев Ю.М., Кудряшов А.А., Петров А.Г. Понижение уровней пульсаций интенсивности в приемниках рентгеновского излучения // Приборы и техника эксперимента. 2002. № 2. С. 159–161.
14. Дворянкин В.Ф., Дикаев Ю.М., Крикунов А.И., Кудряшов А.А., Телегин А.А., Бабичев Е.А., Бару С.Е., Поросев В.В., Савинов Г.А. GaAs – многоэлементный детектор рентгеновского излучения // Микроэлектроника. 2004. Т. 33. № 6. С. 460–464.