В. Н. ПОНОМАРЕВ, В. Д. ПОПОВ, Е. А. ЯШКОВ

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

ИЗМЕРЕНИЕ СПЕКТРА БЫСТРЫХ ЭЛЕКТРОНОВ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОП ТРАНЗИСТОРОВ

Приводятся результаты, показывающие возможность использования МОП транзисторов для измерения спектра быстрых электронов.

В настоящее время в космическом пространстве эксплуатируется аппаратура, построенная на элементной базе, в которой доминируют интегральные микросхемы, изготовленные по МОП-технологии. Поэтому представляет интерес использование дозиметров на основе МОП-структур.

Одним из основных видов радиации, воздействующей на бортовую аппаратуру на околоземной орбите КА, являются электроны с широким спектром энергии. В связи с этим целью настоящей работы является исследование возможности измерения спектра электронов с использованием МОП транзистора (МОПТ) в качестве дозиметра ионизирующего излучения (ИИ).

В данной работе исследование спектра электронов предлагается проводить с помощью серийных МОПТ с р-каналом типа КП 301Г со снятой крышкой корпуса за различной толщиной алюминиевого экрана. Первый ряд МОПТ облучался без защиты, а следующие ряды за экранами из алюминиевой фольги толщиной 10 мкм, 90 мкм и 1000 мкм.

Литературные данные [1] показывают, что МОПТ без корпуса чувствителен к облучению электронами, энергия которых превышает ~6,5 кэВ. Используя справочные данные [2], можно определить граничные значения энергий электронов, преодолевающих экраны с указанными толщинами. Таким образом, экспериментальное устройство со сборкой МОПТ характеризовалось параметрами, представленными в таблице.

Приобретенные для эксперимента МОПТ предварительно были прокалиброваны – определены чувствительность к воздействию ИИ. Для этого МОПТ были облучены гамма лучами от источника Со60 дозой D=10 крад. Чувствительность рассчитывалась с помощью соотношения

KD = DUзи/D,

где DUзи – сдвиг стокзатворной характеристики при IC=1 мА и UC=5 В.

Облучение устройства проводилось на установке с источником Sr+Y, имеющим спектр электронов, близкий к спектру электронов в радиационных поясах Земли. Результаты представлены в таблице.

Таблица 1. Значения параметров сборки МОПТ

Толщина экрана, мкм

0

10

90

1000

Граничная энергия, кэВ

6,5

35

125

600

Результаты эксперимента, крад

29,7

60,7

56,4

24,6

171,9

104,2

70,9

38,9

215,4

123,4

58,3

36,2

Среднее значение дозы, крад

139,1

85,2

62,0

33,2

Обработка результатов позволила получить зависимость, представленную на рис.1. Как можно видеть, погрешность определения спектра электронов не превышает 40% и обусловлена большим разбросом чувствительности МОПТ к воздействию ИИ.

Рис.1. Спектры электронов

Таким образом, показана принципиальная возможность измерения спектра электронов с помощью сборки МОПТ. Для повышения точности необходимо производить отбор МОПТ по чувствительности к ИИ.

Авторы благодарят и за помощь в работе.

Список литературы

1. Electronic Letters. 1970. Vol.6.No 7.P.198-200.

2. ICRU REPORT 37. Stopping powers for electrons and positrons. 1984.