На базе лаборатории детекторов синхротронного излучения центра ПТМ ТГУ разработаны матричные сенсоры на основе арсенида галлия, компенсированного хромом, для регистрации бета-частиц в системах электронной микроскопии. Данный продукт – один из главных результатов проекта, реализуемого ТГУ при поддержке мегагранта правительства РФ. Разработчиками подана заявка на регистрацию полезной модели.
Полезная модель относится к детекторам с прямым преобразованием, выполненных на основе полупроводниковых материалов. За счет высокой чувствительности такие устройства нашли широкое применение во многих областях современной науки и техники, таких как неразрушающий контроль материалов, диагностическое медицинское оборудование, системы досмотра в аэропортах и вокзалах, а также в физике высоких энергий.
Разработка учёных ТГУ представляет собой полупроводниковые устройства матричного типа, чувствительные к корпускулярному излучению, и предназначенные для использования в системах электронной микроскопии. Матричный сенсор бета-частиц основан на использовании структуры «металл – полупроводник-металл» (МПМ) В качестве активного элемента использован высокоомный арсенид галлия, компенсированный хромом (HR-GaAs:Cr).
Активная область сенсора выполнена толщиной не более 400 мкм, а электрический контакт со стороны облучения бета-частицами, обладающий пониженным коэффициентом поглощения частиц в диапазоне до 100 кэВ, выполнен в виде алюминиевой сетки толщиной не более 1 мкм, формирующей «окна» 3х3 мм2. Техническим результатом является улучшение быстродействия сенсора и повышение его чувствительности.
Добавим, что в настоящее время ученые ТГУ являются мировыми лидерами в области производства сенсоров на основе высокоомного арсенида галлия, компенсированного хромом. Принципиальное отличие этих устройств заключается в том, что они считывают каждый квант и моментально преобразуют его в заряд, создающий импульс тока. То есть, им не требуется двойного преобразования – из кванта в световое излучение и уже затем в импульс тока. Кроме того, такая технология позволяет оценить энергию каждого кванта. Это позволяет формировать спектральные рентгеновские изображения и, как следствие, повышает информативность изображений.
В 2024 году сотрудники лаборатории детекторов синхротронного излучения совместно с ООО «ФИНПРОМАТОМ» приступили к разработке технологии получения фоточувствительного арсенида галлия. Реализация проекта позволит наладить в России серийное производство отечественных детекторов и обеспечить динамичное развитие приборостроения, сделав его независимым от поставок зарубежных компонентов.