Spectrometers of Neutrons and Fast Atoms of Tokamak Thermonuclear Plasma Based on CVD Synthesized Diamond Single-Crystal Films

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

High radiation resistance, chemical inertness, the ability to operate at elevated temperatures, high mobility and efficiency of charge-carrier collection are important properties of diamond for designing detectors and spectrometers of ionizing radiation. Currently, diagnostics of neutrons and neutral particle fluxes based on diamond detectors for the ITER thermonuclear reactor are justified and developed. This work presents the results of a Raman spectroscopy and photoluminescence spectroscopy study of the electronic quality of synthesized epitaxial diamond films obtained by vapor deposition in a hydrogen and methane mixture in the ARDIS reactor on boron-doped single-crystal diamond substrates. To confirm their electronic quality, detectors have been made from films selected by spectrometric methods and the charge collection efficiency and energy resolution have been measured when irradiated with alpha particles from a 241Am source and 14.7 MeV fast neutrons from the ING-07T2 neutron generator.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

A. Kirichenko

Private Institution “ITER-Center”

Email: n.rodionov@iterrf.ru
Rússia, Moscow, 123098

A. Krasilnikov

Private Institution “ITER-Center”

Email: n.rodionov@iterrf.ru
Rússia, Moscow, 123098

N. Rodionov

Private Institution “ITER-Center”

Autor responsável pela correspondência
Email: n.rodionov@iterrf.ru
Rússia, Moscow, 123098

V. Rodionova

Private Institution “ITER-Center”

Email: n.rodionov@iterrf.ru
Rússia, Moscow, 123098

A. Trapeznikov

Private Institution “ITER-Center”

Email: n.rodionov@iterrf.ru
Rússia, Moscow, 123098

V. Yartsev

Private Institution “ITER-Center”

Email: n.rodionov@iterrf.ru
Rússia, Moscow, 123098

S. Meshchaninov

Private Institution “ITER-Center”

Email: n.rodionov@iterrf.ru
Rússia, Moscow, 123098

K. Artemev

Private Institution “ITER-Center”

Email: n.rodionov@iterrf.ru
Rússia, Moscow, 123098

R. Khmel’nitskii

Private Institution “ITER-Center”

Email: n.rodionov@iterrf.ru
Rússia, Moscow, 123098

V. Amosov

Private Institution “ITER-Center”

Email: n.rodionov@iterrf.ru
Rússia, Moscow, 123098

Bibliografia

  1. Krasilnikov A. V., Azizov E. A., Khrunov V. S., Roque-more A.L., Young K. M. // Rev. Sci. Instrum. 1997. V. 68 (1). P. 553.
  2. Krasilnikov A. V., Amosov V. N., Van Belle P., Jarvis O. N. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 2002. V. 476. № .1.
  3. Krasilnikov A. V., Nishitani T., Kaneko J., Sasao M. // Fusion Engineering and Design. 1997. V. 34. 35. P. 573.
  4. Амосов В. Н., Красильников В. А., Скопинцев Д. А., Мещанинов С. А., Красильников В. А. // Приборы и техника эксперимента. 2008. № 2. С. 108.
  5. Борисов А. А., Дерябина Н. А., Родионов Р. Н., Амосов В. Н., Красильников А. В., Рахманов А. Ю., Родионов Н. Б., Немцев Г. Е. // Приборы и техника эксперимента. 2014. № 2. С. 1.
  6. Rodionov R., Kumpilov D., Nemtcev G., Bertalot L., Vysokih J. // Fusion Engineering and Design. 2021. V. 173. P. 112874.
  7. Афанасьев В. И. Дисс. … докт. физ.-мат. наук. СПб: ФТИ им. А. Ф. Иоффе, 2010.
  8. Красильников В. А. Дисс. … канд. физ.-мат. наук. М.: ТРИНИТИ, 2013.
  9. Alekseyev A. G. // Rev. Sci. Instrum. 2003. V. 74. P. 1905.
  10. Родионов Н. Б., Амосов В. Н., Артемьев К. К., Мещанинов С. А., Родионова В. П., Хмельницкий Р. А., Дравин В. А., Большаков А. П., Ральченко В. Г. // Атомная энергия. 2016. Т. 121. № 2.
  11. Артемьев К. К., Родионов Н. Б., Амосов В. Н., Красильников В. А., Мещанинов С. А., Родионова В. П., Кедров И. В., Кузьмин Е. Г., Петров С. Я. // Приборы и техника эксперимента. 2019. № 3. С. 63.
  12. Амосов В. Н., Родионов Н. Б., Дравин В. А., Артемьев К. К., Мещанинов С. А. // Приборы и техника эксперимента. 2017. № 1. С. 120.
  13. Красильников А. В., Коновалов С. В., Бондарчук Э. Н., Мазуль И. В., Родин И. Ю., Минеев А. Б., Кузьмин Е. Г., Кавин А.А, Карпов Д. А., Леонов В. М., Хайрутдинов Р. Р., Кукушкин А. С., Портнов Д. В., Иванов А. А., Бельченко Ю. И., Денисов Г. Г. // Физика плазмы. 2021. Т. 47. C. 970. https://doi.org/ 10.31857/S0367292121110196
  14. Артемьев К. К., Красильников А. В., Кормилицын Т. М., Родионов Н. Б. // Физика плазмы. 2022. Т. 48. С. 1183
  15. Красильников А. В., Родионов Н. Б., Большаков А. П., Ральченко В. Г., Вартапетов С. К., Сизов Ю. Е., Мещанинов С. А., Трапезников А. Г., Родионова В. П., Амосов В. Н., Хмельницкий Р. А., Кириченко А. Н. // ЖТФ. 2022. Т. 92. С. 596.
  16. Verona-Rinati G. Dipartimento di Ingegneria Industriale Università di Roma “Tor Vergata” Radiation hard Diamond Detectors in Schottky diode, 2018 // ITER-HQ, Cadarache, France, 2018.
  17. Амосов В. Н., Мещанинов С. А., Родионов Н. Б. // Прикладная физика. 2011. № 4. С. 104.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Fig. 1. The Raman spectrum of diamond film No. 1 when excited by a laser with a wavelength of 532 nm. The insert shows the deconvolution of the Raman spectrum. The result of deconvolution is shown in red, the original spectrum is black

Baixar (85KB)
Metadados
3. Fig. 2. Photoluminescence spectrum of diamond film No. 1 when excited by a laser with a wavelength of 532 nm.

Baixar (52KB)
Metadados
4. Fig. 3. Sensitive diamond element with applied contacts (a). Detector with a sensitive diamond element in a housing with pressure contacts (b).

Baixar (54KB)
Metadados
5. Fig. 4. Amplitude spectra of detectors on samples No. 1 (red), and No. 2 (blue) and E6 (No. 3, black) when irradiated with alpha particles of the 241Am source.

Baixar (106KB)
Metadados
6. Fig. 5. Amplitude spectra of detectors on samples No. 1 (red), and No. 2 (blue) and E6 (black) when irradiated with ING-07T2, 300 s, 5 cm to the target, 130 kV, 100 mA.

Baixar (76KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2024