ДЕТЕКТОР ЕЛЕМЕНТАРНИХ ЧАСТИНОК З АЛМАЗНИМИ ЧУТЛИВИМИ ЕЛЕМЕНТАМИ, ВИРОЩЕНИМИ В КУБІЧНОМУ АПАРАТІ ВИСОКОГО ТИСКУ

Abstract

Вступ. Алмаз є одним з найбільш придатних матеріалів для виготовлення детекторів елементарних часток, що пов’язано з широкою забороненою зоною та високою радіаційною стійкістю цього матеріалу. Однак алмазні чутливі елементи для детекторів залишаються рідкісними та вартісними, що стримує їхнє широке використання в ядерній фізиці та медицині.Проблематика. Останніми роками розроблено нові технології вирощування HPHT (high-pressure high-temperature) алмазів в кубічних пресах, що дозволяє отримувати до 50 монокристалів алмазу вагою до 10 карат з високою структурною досконалістю за один цикл вирощування. Однак фізичні властивості HPHT алмазів, вирощених в сучасних пресах, досліджені недостатньо, а результати їх застосування в детекторах іонізуючих випромінювань невідомі.Мета. Розробка детектора елементарних частинок з чутливими елементами на основі HPHT алмазів, вирощених в кубічному апараті високого тиску, та дослідження його характеристик.Матеріали й методи. Вирощування алмазів методом температурного градієнту в кубічному апараті високого тиску моделі CS-VII; детектор елементарних частинок; опромінення альфа-частинками.Результати. Методом градієнту температур в кубічному апараті високого тиску вирощено монокристали алмазу розміром 7—9 мм, з кубічних та октаедричних секторів росту виготовлено алмазні пластини товщиною 0,4 мм. Досліджено фізичні властивості отриманих зразків. Розроблено підсилювач детектора та проведено його випробування разом з детектором при опроміненні альфа-частинками. Показано впевнене детектування іонізуючих подій, викликаних альфа-частками, з реєстрацією наведених імпульсів з амплітудою 70—200 мВ.Висновки. Детектор елементарних частинок з алмазними пластинами, виготовленими з кубічних секторів росту HPHT алмазів, вирощених в кубічному апараті високого тиску з ростової системи Fe-Ni-C, при опроміненні альфачастинками показав значення повної ширини на половині висоти імпульсу на рівні 1 нс, що відповідає кращим світовим аналогам алмазних детекторів.