使用CVD钻石进行中子检测

CVD钻石在高能粒子物理学，融合实验和中子源中的应用是由Cividec仪器与元素六的长期发展合作伙伴关系加速的。

Erich Griesmayer教授于2009年建立了Cividec仪器GmbH。他打算利用电子级化学蒸气沉积（CVD）钻石的独特固有电子特性，以生产一系列适应性适应的辐射诊断系统，用于neutrons，带电的颗粒和X射线。yabo214

Real-time beam loss monitoring systems for particle accelerators with 1 nanosecond resolution, Synchrotron beam positioning systems with ±1 nm precision, and neutron monitoring systems with 1 MHz sampling rates and energy resolution of 20 keV are examples of innovations.

Element Six在电子级钻石工程和生产方面的突破对Cividec的成功至关重要，共同努力确定关键的材料和设备参数，为我们的客户提供完美的量身定制的解决方案。

Cividec仪器GMBH首席执行官Erich Griesmayer教授

图片来源：元素六

Target Applications

随着更高级的诊断工具的出现，基于钻石的中子探测器have emerged as vital diagnostic instruments for many industrial, security, and research applications. These detectors have tremendous capabilities.

Neutron Diagnostics for Fusion Reactors

Diamond is the perfect sensor material for deuterium-tritium (DT) plasma diagnostics in fusion reactors like ITER. Diamond detectors can directly recognize fast neutrons and separate them from the background radiation due to their radiation hardness and quick response.

Temperature Stability

中子发电机经常使用高温，因此有效的中子诊断设备必须对这些情况有抵抗力。app亚博体育鉴于这些标准，钻石是理想的材料，因为它能够始终如一地操作500 k。

伽马射线拒绝

Effective neutron diagnostics must reject gamma radiation background because high quantities of gamma radiation characterize neutron environments. Diamond is the best sensor material for rejecting gamma rays because of its low atomic number and inherent gamma insensitivity.

D-D血浆：特殊情况

Gamma insensitivity and strong spectroscopic performance of single crystalline diamond sensors are essential, especially for D-D plasma diagnostics with their intrinsically low neutron energy deposition. High-quality material readily available in the marketplace enables the sensors to be set up most advantageously for these uses.

可以定制钻石探测器以满足各种研究和商业应用的需求。它们是小的，温度不敏感的，耐辐射的，并且用于中子诊断技术的机械稳健平台。

大约六个CVD钻石

• 元素六元素在单晶CVD钻石中利用超过30年的创意领导力和实质性的专利组合，将电子级单晶范围引入了最终的高能粒子探测器半导体。
• 对于光学，热，声学，量子和传感应用，合成CVD钻石已设计。
• ELSC™系列具有出色的辐射硬度，快速响应时间，高温稳定性和100％的电荷收集效率。

对于当前正在构建的下一代融合能量反应器而言，血浆诊断和控制是巨大的技术挑战。Element Six很荣幸能成为最先进的高温中子检测器的解决方案提供商，这代表了这些融合实验的关键部分。

Dr. Tim Mollart, Principal Application Engineer, Element Six

为什么要单晶钻石？

固有性钻石加工的异常半导体质量使得固态探测器设备有效，可以在高辐射环境中长时间使用。

CVD钻石合成过程允许对散装和表面瑕疵进行管理，这导致了在探测器应用中无与伦比的性能的制造钻石晶体。

• High mobilities and a 1 microsecond charge lifetime allow for 20 keV-resolution spectroscopic applications and energy-selective detectors.
• Diamond detectors, such as instrumented collimators, are perfect for insertion monitoring devices due to their low absorption cross-section and high dynamic range.
• 与基于硅的设备相比，钻石溶液与温度无关，对可见光不敏感。
• 在极端速度> 10¹⁵颗yabo214粒CM^–2应用，42 eV的实质原子位移能具有无与伦比的辐射耐受性和寿命。
• 在强烈的辐射条件下，钻石探测器具有高偏置电压，极低的泄漏电流和最少的功耗。

Element Six的ELSC™系列。图片来源：元素六
访问www.e6cvd.com了解更多信息

合作

Prof. Erich Griesmayer decided to start CIVIDEC in 2009, two years after Element Six unveiled theirElectronic Single Crystal (ELSC) Grade diamond由于他们在CERN的CVD钻石辐射探测器开发方面的长期和密切的合作。

With a primary focus on Large Hadron Collider (LHC) beamline diagnostics, work on constructing neutron detectors commenced with tests in the neutron time-of-flight (n_TOF) facility at CERN in 2010.

从那时起，元素六给了cividec：

• 有关钻石材料解决方案的专家协助
• New solutions for targeted applications and markets
• 开发和改善ELSC等级
• Access to early-stage prototype devices

Cividec是高能粒子探测器社区的诊断仪器的著名提供商，一直是Element Six Six特殊钻石功能的理想合作伙伴。钻石固态溶液似乎已代替了至关重要的应用中硅的代替，因为每一代粒子加速器，融合实验和同步源光源达到越来越高的能量水平。

电子级钻石中子探测器在各种中子应用中变得重要。优秀的探测器特征，背景选择性，热鲁棒性和辐射硬度的结合使其非常适合恶劣的环境。

Christina Weiss博士，科学家，Cividec

图片来源：元素六

进一步阅读

1. 单晶CVD钻石的电荷载体性能高达473 k -B。kraus等。，Nima 989，164947，（2021）
2. 粒子与钻石探测器的相互作用-C。Weiss等。，IBIC2019-MOPP016（2019）
3. B7-HT高温快速中子钻石检测器-C。Weiss等。， 欧元。物理。J. A 52：269（2016）
4. 用瞬时电流技术测量的合成单晶钻石中的电荷载体特性-H。Pernegger等。，应用物理学杂志97，1，（2005）
5. 融合研究中的高级中子光谱学-G。

该信息已从元素第六提供的材料中采购，审查和调整。亚博网站下载

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