本发明专利技术公开了一种平面型核辐射探测器件的制备方法，具体为采用CdZnTe晶片制备方法或CdZnTe薄膜制备方法制备平面型核辐射探测器件。本发明专利技术还公开了一种可携带式核辐射探测装置，包括探测器感应装置1、前级放大电路2、后级主放大电路3、模拟数字转换电路4、单片机处理器5、显示模块6、报警模块7和USB接口模块8，采用CdZnTe材料作为感应核辐射粒子射线的核辐射吸收层，具有平面式叉指电极结构，在电源模块9中还设有输出的电压为5-50V的DC/DC电压转换模块，核辐射探测装置集成为能够安装在使用者随身携带的物品上的小型器件。本发明专利技术方便携带，能实时报警，可长期可持续供电，适合于野外作业，适用于国防军事和有核辐射的民用场合。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种核辐射探测装置及其制备方法，应用于电子材料及元器件
技术介绍
当前社会，在国家安全防务、核废料监控、机场与港口安全检测、天体物理研宄、新能源、医学和生命科学等领域迫切需要开发新型核辐射探测材料与器件技术。特别是在国防军工和某些民用领域，对探测器也提出更高的要求，如需要能实时监控的、方便携带的核辐射探测器。近两年美国军方已经投入巨资开发可穿戴的核辐射探测系统，以应对未来可能出现的核战争。新型核辐射剂量探测器的关键技术主要掌握在国外的企业，如GE，滨松和华瑞公司。国内现从事核辐射探测器的主要公司为奕瑞光电子公司。现在的剂量探测器主要可分为间接式和直接式两种。间接式的产品主要指基于闪烁体的产品。核辐射粒子如X-ray或Y-ray光子先通过闪烁体如CsI等，激发出可见光，再通过Si基光电二极管变成电信号后输出，该种方法效率较低，如基于CsI闪烁体对52KeV的X-ray光子转化率仅为12%，从而影响了其灵敏度。直接式的产品现在主要基于非晶Se等半导体材料，该类材料可直接吸收核辐射粒子并形成电子空穴对，在高压下电子空穴对被分离并形成电信号。该类材料的优点是核辐射粒子吸收率高，结构简单；缺点是需要特殊的成膜工艺，技术门槛高。对于非晶Se材料而言，其缺点是由于迀移率和寿命乘积过低，低于2.0X10_7cm2/V，因而所需电压较高(10V/um，>200um)需要充分保护TFT阵列和读出电路；非晶砸的再结晶温度低于60度，探测器的制造、运输、保存、运行都需要特别的温度环境。因此，该材料并未被广泛应用于核辐射探测器中。碲锌镉(CdZnTe)相对于非晶Se而言，具有高的迀移率和寿命乘积，所需电压低；晶体稳定，不易受到外界环境的影响；原子序数大，探测效率高。但其缺点是晶体生长技术要求高，晶体成本高，在核辐射应用领域，主要用于高端的能谱探测器上，不适用于低端剂量探测器产品。近些年来，随着近空间升华薄膜生长技术的发展，获取高质量低成本的CdZnTe薄膜已成为可能。
技术实现思路
为了解决现有技术问题，本专利技术的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种平面型核辐射探测器件的制备方法及可携带式核辐射探测装置，本专利技术可携带式核辐射探测装置属于一种可测量剂量率和累计剂量的小型化探测器，方便携带，具有实时报警装置，并可长期可持续供电，适合于野外作业，适用于国防军事和有核辐射的民用场合，可作为国防军工以及从事辐射的相关人员提供可长时间持续工作的实时报警装置。为达到上述专利技术创造目的，本专利技术采用下述技术方案:一种平面型核辐射探测器件的制备方法，具体为采用CdZnTe晶片制备方法或CdZnTe薄膜制备方法制备平面型核辐射探测器件，具体步骤如下:采用改进的垂直布里奇曼法生长CdZnTe晶体，同时采用籽晶生长方法，加速坩祸旋转并辅助原位退火工艺，结合变速下降和回熔方法，制备CdZnTe晶锭，然后将获得的CdZnTe晶锭切割成设定尺寸的CdZnTe晶片，再对CdZnTe晶片进行研磨抛光和表面化学处理，得到光洁的CdZnTe晶片，然后采用真空蒸发工艺制备共平面叉指金属电极，并对CdZnTe晶片表面进行钝化处理，最后对器件进行封装，制备一种平面型核辐射探测器件；或者采用近空间升华法制备CdZnTe薄膜，再通过退火、表面处理得到探测器级薄膜，然后采用真空蒸发工艺制备共平面叉指电极，最后对器件进行封装，制备一种平面型核辐射探测器件。本专利技术探测装置采用CdZnTe材料作为X射线或γ射线等核辐射探测器的吸收层，其具有灵敏度高，可小型化的特点，适合于实时监控。本专利技术中，CdZnTe晶体采用改进的垂直布里奇曼法制备，通过微电子加工工艺制成叉指结构的共平面型探测器；CdZnTe薄膜采用近空间升华法制备，并通过真空蒸发工艺制作平面叉指电极，再通过封装等半导体工艺形成共平面型探测器。CdZnTe作为一种化合物半导体，具有较大的禁带宽度和较高的平均原子序数，由其制作的探测器能在室温下工作并且有较大的吸收系数，较高的计数率，有很高的探测效率。与传统的碘化钠闪烁体探头相比，CdZnTe探头具有更高的能量分辨率等优点，而且不采用光电倍增管，可做成体积小的探测器，使用方便。本专利技术还提供了一种利用本专利技术平面型核辐射探测器件的制备方法制备的可携带式核辐射探测装置，包括探测器感应装置、前级放大电路、后级主放大电路、模拟数字转换电路和单片机处理器，显示模块和报警模块分别与单片机处理器的信号输出端连接，USB接口模块和单片机处理器的数据接口连接，电源模块为核辐射探测装置的各电子器件供电，采用CdZnTe材料作为感应核辐射粒子射线的探测器感应装置的核辐射吸收层，探测器感应装置具有平面式叉指电极结构，通过微电子加工工艺形成平面型核辐射探测器件，在电源模块中还设有DC/DC电压转换模块，DC/DC电压转换模块的输出的电压为5-50V，核辐射探测装置集成为能够安装在使用者随身携带的物品上的小型器件。作为本专利技术优选的技术方案，电源模块为振动发电装置、温差供电装置和太阳能电池发电装置中的任意一种或任意几种结合的发电装置。作为上述技术方案进一步优选的技术方案，通过表链串接、黏贴或挂钩方式固定在使用者随身携带的物品上。本专利技术与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点: 1.本专利技术采用改进的垂直布里奇曼法或近空间升华方法，能制备高质量的CdZnTe晶体和CdZnTe薄膜，并将其应用于剂量探测器，实现了基于CdZnTe的可穿戴的剂量探测器产品，适用于核辐射粒子探测的可穿戴式核辐射探测装置的制备技术，本专利技术探测装置采用CdZnTe材料作为X射线或γ射线等核辐射探测器的吸收层，其具有灵敏度高，可小型化的特点，适合于实时监控； 2.本专利技术具有实质性的进步和广阔的军用、民用商业应用前景，本专利技术在军工和防恐需求方面，适合于野外作业，且对有辐射区域做出快速响应，无需携带大型仪器，每个士兵都可配置，在民用需求方面，应用于核辐射的场合，如医院的CT室和X光透室，需要能实时监控辐射程度，保护医生和护士的安全，随着对安全的越加重视和价格的下降，此产品未来将成为必备装备； 3.本专利技术通过微电子加工工艺可以制成体积小、使用方便的具有叉指电极结构的CdZnTe探测器； 4.本专利技术通过振动供电、体温发电和太阳能电池发电等方式为探测器供电，改变了传统的电池供点方式，本专利技术发电方式具有可持续长时间工作的特点，适合于野外无电源供给的情况下持续不间断的工作，特别适合于国防防恐场合的应用； 5.本专利技术将小型的核辐射探测器安装在便于穿戴携带的表链上，或者采用泡沫胶及挂钩的形式将核辐射探测器固定在衣服或者书包上，从而实现可穿戴便携式的功能。【附图说明】图1是本专利技术实施例一可携带式核辐射探测装置的电路结构示意图。【具体实施方式】本专利技术的优选实施例详述如下: 实施例一: 在本实施例中，参见图1，一种可携带式核辐射探测装置，包括探测器感应装置1、前级放大电路2、后级主放大电路3、模拟数字转换电路4和单片机处理器5，显示模块6和报警模块7分别与单片机处理器5的信号输出端连接，USB接口模块8和单片机处理器5的数据接口连接，电源模块9为核辐射探测装置的各电子器件供电，采用CdZn本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种平面型核辐射探测器件的制备方法，其特征在于，具体为采用CdZnTe晶片制备方法或CdZnTe薄膜制备方法制备平面型核辐射探测器件，具体步骤如下：采用改进的垂直布里奇曼法生长CdZnTe晶体，同时采用籽晶生长方法，加速坩埚旋转并辅助原位退火工艺，结合变速下降和回熔方法，制备CdZnTe晶锭，然后将获得的CdZnTe晶锭切割成设定尺寸的CdZnTe晶片，再对CdZnTe晶片进行研磨抛光和表面化学处理，得到光洁的CdZnTe晶片，然后采用真空蒸发工艺制备共平面叉指金属电极，并对CdZnTe晶片表面进行钝化处理，最后对器件进行封装，制备一种平面型核辐射探测器件；或者采用近空间升华法制备CdZnTe薄膜，再通过退火、表面处理得到探测器级薄膜，然后采用真空蒸发工艺制备共平面叉指电极，最后对器件进行封装，制备一种平面型核辐射探测器件。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张月璐，徐文强，陶骏，戴宣言，徐闰，张继军，黄健，王林军，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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