Analiza silicijskih driftnih detektora

diplomski rad

• Naslov (engleski): Silicon drift detector analysis
• Autor: Martin Apro
• Mentor: Tomislav Suligoj (mentor)
• Član povjerenstva: Tomislav Suligoj (predsjednik povjerenstva)
• Član povjerenstva: Marko Koričić (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Mirko Poljak (član povjerenstva)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Fakultet elektrotehnike i računarstva; Zagreb
• Datum i država obrane: 2019-07-17, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: TEHNIČKE ZNANOSTI; Elektrotehnika

Sažetak

U ovom radu analiziramo i optimiziramo svojstva silicijskog driftnog detektora (SDD), kojeg su prvi put predstavili Gatti i Rehak 1983. godine. To je poluvodički fotodetektor za detekciju energije i pozicije X-zraka i ionizirajućih čestica. On radi na principu lateralnog gradijenta električnog potencijala, stvorenog manipulacijom geometrije ili napajanja katoda, koji tjera elektrone prema anodi. Postojanjem samo jedne anode ograničavamo vrijednost kapaciteta čime se smanjuje vrijeme potrebno za kolekciju signala, a time i količina prikupljenog šuma zbog čega ovaj detektor ima manju potrebu za hlađenjem. Nakon definiranja osnovnih parametara koji utječu na rad SDD-a u numeričkom simulatoru smo optimizirali osnovnu strukturu detektora, da bi se ostvarila što bolja elektrostatička svojstva. Zatim smo promatrali tranzijentna svojstva detektora tako što smo ga osvjetljivali na različitim pozicijama te pratili strujni odziv anode. Budući da su ovakvi detektori podložni nastajanju oštećenja pod utjecajem jakog zračenja, također je promatran odziv uz pretpostavljene količine defekata na površini, kao i unutar silicija. Na kraju su pravljena razmatranja kako bi silicijske driftne detektore učinili što otpornijim na ulazno zračenje.

Sažetak (engleski)

In this thesis, we are analyzing and optimizing the characteristics of a silicon drift detector (SDD), as first presented by Gatti and Rehak in 1983. SDD is a semiconductor photodetector used for energy and position detection of X-ray radiation and ionizing particles. Its working principle is based on the lateral gradient of electric potential, created by cathode power supply and geometry manipulation, which pushes electrons towards the anode. By having only one anode, the capacitance value is limited, which reduces the signal collection time and thus the amount of noise added, resulting in lower cooling requirements. After explaining the defining parameters of an SDD, we used a numerical simulator to optimize a basic two-dimensional structure to obtain the best electrostatic properties. Then we observed the transient properties of the improved structure by radiating it in different positions and tracking the electric current response of the anode. Since these types of detectors are susceptible to radiation damage, different types and amounts of defects were added to the silicon bulk, as well as the surface of the detector to determine their effects on SDD's performance. At the end, different solutions were considered to improve the radiation hardness of the detector.

• Ključne riječi: Silicijski driftni detektor; SDD; X-zrake; lateralno električno polje; tranzijentna analiza; struja curenja; defekti; zamke
• Ključne riječi (engleski): Silicon drift detector; SDD; X-ray; lateral electric field; transient analysis; dark current; defects; traps
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:168:167398
• Studijski program: Naziv: Elektrotehnika i informacijska tehnologija; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: diplomski; Akademski / stručni naziv: magistar/magistra inženjer/inženjerka elektrotehnike i informacijske tehnologije (mag. ing. el. techn. inf.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Zatvoreni pristup
• Datum i vrijeme pohrane: 2020-01-07 16:06:32