【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及光電探測，特別是涉及一種多晶金剛石束流損失探測器及其制備工藝。
技術介紹
1、重離子加速器是用人工方法產生高速離子束流的裝置，是探索基本相互作用、物質結構和宇宙演化的重要工具，也是研發關乎經濟社會發展和國家安全的先進核技術的平臺。高流強、高能量、高束團功率是重離子速器的發展趨勢。
2、21世紀以來，隨著科學技術全面發展，核科學也面臨新的發展機遇。美國和歐洲均制定了核物理研究的中長期發展規劃，指出重離子核物理研究的前沿領域是原子核結構與核天體物理、強相互作用物質性質和超出標準模型的新物理等。在此等科學目標的牽引下，世界各國正在建設大型重離子加速器研究裝置，例如德國的反質子和離子研究裝置(facility?for?antiproton?and?ion?research，fair)，美國的稀有同位素束流裝置(facility?for?rare-isotope?beams，frib)和法國的在線放射性離子產生系統(systèmede?production?d'ions?radioactifs?en?ligne-2，spiral2)等。中科學近代物理研究所的強流重離子加速器裝置(high?intensity?heavy-ion?accelerator?facility，hiaf)在設計上集成了新一代重離子加速器裝置的優點，能夠提供高流強、寬能量范圍、種類豐富的穩定核和放射性離子束流以及高功率重離子束團。
3、在強流加速器運行過程中，一個重要的問題就是需要在全段對裝置的束流損失進行實時監測。一旦加速器裝
4、常用的束損監測探測器(beam?loss?monitor，簡寫blm)有電離室、pin光電二極管、閃爍體+pmt、閃爍體+sipm、硅半導體探測器等。電離室是最常用的束損監測探測器，電離室時間相應慢，時間分辨率為50us。塑料閃爍體探測器雖然響應時間快，但抗輻照性能太差，不能長時間使用。硅半導體探測器也可以用作束流損失監測器，但其抗輻照性能比閃爍體更差，使用壽命短。近些年來金剛石探測器作為新型核輻射探測器，也被廣泛地應用于束流損失監測。具有以下獨特優點：(1)耐高溫高壓、噪聲低。金剛石禁帶寬度5.47ev，對可見光不敏感，其擊穿電場高達10mv/cm；具有超高的熱導率，可在120℃高溫下穩定工作。(2)抗輻照性能強。金剛石sp3雜化c-c鍵結合能很高，晶格結合牢固，即使在高劑量高能重離子輻照下，其晶格損失也很小，有很強的抗輻射性能。(3)時間響應快，時間分辨率小于60ps。(4)高計數率，金剛石探測器時間信號寬度小于10ns，因此其計數率高達108-109pps。非常適合用作強流裝置上的束流損失探測器。
5、盡管金剛石探測器在輻照探測方面有著非常優越的性能，但是其在強流重離子加速器的束流損失監測方面的應用卻受到許多現實原因的制約。首先是價格比較昂貴。為了精確的監測束流損失，在hiaf裝置上至少也需要幾百個束損監測器。。
6、為了獲得金剛石束流損失探測器，除了購買成品，還可以利用金剛石薄膜自己研制。金剛石薄膜根據其應用不同有不同的分類，但是在輻照探測器應用上，大體可以分為電子級金剛石薄膜和光學級金剛石薄膜。兩種級別金剛石薄膜的主要差別在于n和b雜質的含量上，電子級金剛石薄膜中n和b的含量在ppb級別，而光學級金剛石薄膜中n和b元素的含量在ppm級別。要制作高性能的金剛石探測器就需要電子級金剛石薄膜基片，雖然探測器級金剛石薄膜在國外許多國家已經能夠商業化生產了，然而由于我國半導體產業等相對比較落后，目前國內還無法生長出電子級金剛石薄膜。國外的電子級金剛石薄膜，不僅價格十分昂貴，用于制作金剛石束流損失探測器成本過高、而且采購困難。
技術實現思路
1、本專利技術提供一種多晶金剛石束流損失探測器的制備工藝，所述探測器以價格低廉的光學級多晶金剛石薄膜為基礎，生產成本低、結構簡單易于加工。
2、第一方面，本專利技術提供了一種多晶金剛石束流損失探測器的制備工藝，包括以下步驟：
3、選取光學級多晶金剛石薄膜作為晶片，對所述晶片的兩面進行拋光處理；
4、對所述晶片的兩面進行清洗，以去除其表面有機油脂和石墨層；
5、使用強氧化性酸或者氧等離子刻蝕技術對所述晶片表面進行氧化處理；
6、利用磁控濺射鍍膜技術在所述晶片的的表面鍍上cr膜或ti膜，在所述cr膜或ti膜的外側鍍上au膜，鍍膜完成后，進行真空退火，在所述晶片的表面形成接觸電極；
7、將表面形成接觸電極的晶片封裝于屏蔽外殼中形成多晶金剛石束流損失探測器，并采用陶瓷電路板作為所述多晶金剛石束流損失探測器的引出電路板。
8、在一些實現方式中，所述對所述晶片的兩面進行清洗，包括：
9、將所述晶片在h2so4+kno3的飽和溶液中煮2個小時，以去掉表面的有機層和石墨；
10、將所述晶片取出后放在h2so4溶液中煮30分鐘，去除所述晶片表面產生的kno3結晶；
11、將所述晶片在王水中煮30分鐘，氧化所述晶片的表面；
12、使用去離子水超聲波清洗所述晶片，在惰性氣體環境下烘干。
13、在一些實現方式中，所述對所述晶片的兩面進行清洗，包括：
14、使用丙酮、無水乙醇和去離子水超聲波清洗所述晶片5分鐘，以去除表面污染物；
15、將所述晶片在王水中煮20分鐘，取出后使用離子水超聲波清洗晶片5分鐘；
16、將晶片放在h2so4:hno3＝3:2的溶液中清洗20分鐘，取出后利用去離子水超聲波清洗晶片5分鐘；
17、將晶片放在h2so4:h2o2＝5:1的溶液中清洗20分鐘，取出后利用去離子水超聲波清洗晶片5分鐘；
18、在惰性氣體環境下烘干；
19、使用氧等離子刻蝕技術對所述晶片表面氧化處理。
20、在一些實現方式中，所述接觸電極與所述晶片的接觸方式為歐姆接觸。
21、在一些實現方式中，所述au膜的厚度為50nm-200nm；所述cr膜或所述ti層的厚度為50nm-150nm。
22、在一些實現方式中，所述接觸電極的剖面形狀為矩形或圓形。
23、在一些實現方式中，對所述晶片的兩面進行拋光處理中，拋光精度小于10nm。
24、第二方面，本專利技術還提供一種采用上述制備工藝所制備的多晶金剛石束流損失探本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種多晶金剛石束流損失探測器的制備工藝，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的多晶金剛石束流損失探測器的制備工藝，其特征在于，所述對所述晶片的兩面進行清洗，包括：
3.根據權利要求1所述的多晶金剛石束流損失探測器的制備工藝，其特征在于，所述對所述晶片的兩面進行清洗，包括：
4.根據權利要求1所述的多晶金剛石束流損失探測器的制備工藝，其特征在于：所述接觸電極與所述晶片的接觸方式為歐姆接觸。
5.根據權利要求1所述的多晶金剛石束流損失探測器的制備工藝，其特征在于：所述Au膜的厚度為50nm-200nm；所述Cr膜或所述Ti膜的厚度為50nm-150nm。
6.根據權利要求4所述的多晶金剛石束流損失探測器的制備工藝，其特征在于：所述接觸電極的剖面形狀為矩形或圓形。
7.根據權利要求1所述的多晶金剛石束流損失探測器的制備工藝，其特征在于，對所述晶片的兩面進行拋光處理中，拋光精度小于10nm。
8.一種使用權利要求1-7任一項的制備工藝所述制備的多晶金剛石束流損失探測器，其特征在于：包括外
9.根據權利要求8所述的多晶金剛石束流損失探測器，其特征在于：所述探測器的結構為MSM結構。
10.根據權利要求9所述的多晶金剛石束流損失探測器，其特征在于：所述探測器的信號寬度為3-4ns，上升時間為0.5-1.5ns。
...【技術特征摘要】
1.一種多晶金剛石束流損失探測器的制備工藝，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的多晶金剛石束流損失探測器的制備工藝，其特征在于，所述對所述晶片的兩面進行清洗，包括：
3.根據權利要求1所述的多晶金剛石束流損失探測器的制備工藝，其特征在于，所述對所述晶片的兩面進行清洗，包括：
4.根據權利要求1所述的多晶金剛石束流損失探測器的制備工藝，其特征在于：所述接觸電極與所述晶片的接觸方式為歐姆接觸。
5.根據權利要求1所述的多晶金剛石束流損失探測器的制備工藝，其特征在于：所述au膜的厚度為50nm-200nm；所述cr膜或所述ti膜的厚度為50nm-150nm。
6.根據權利要求4所述的多晶金剛石束流損失探測器的制備工藝，其特征在于：所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：馬少波，章學恒，王秀華，李榮華，李海霞，孫志宇，
申請(專利權)人：先進能源科學與技術廣東省實驗室，
類型：發明
國別省市：
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