Arreglos de sensores de radiación ionizante integrados

El presente trabajo abarca el estudio, aplicación y diseño de arreglos de sensores de radiación ionizante integrados. En particular, se hace énfasis en el uso de circuitos integrados en tecnología CMOS, tanto en procesos de tipo bulk como en procesos de tipo Silicon-on-Insulator (SOI), para la detección de partículas y adquisición de imágenes radiográficas. Además, se estudian los efectos que la radiación produce en los dispositivos fabricados en esta tecnología y se aprovechan esos efectos para implementar un sensor de dosis e identificar mecanismos de daño a sensores de imagen. En este sentido, el efecto de degradación por dosis total se utiliza para determinar la dosis absorbida con transistores MOS fabricados en un proceso de tipo Fully-Depleted SOI (FD-SOI). En este punto se realiza el primer aporte de la tesis al estado del arte: se presenta un circuito formado por un par de transistores FD-SOI complementarios cuya salida es proporcional a la dosis absorbida y que, además, cuenta con compensación ante variaciones de temperatura. Se realiza una descripción del funcionamiento del circuito y una caracterización del mismo utilizando para ello fotones de rayos X de alta energa. A continuación, se estudia el uso de sensores de imagen CMOS comerciales para la adquisición de imágenes radiográficas mediante la técnica de detección directa. Se muestra la capacidad de adquirir imágenes radiográficas de distintos objetos y, luego, se realiza un análisis de los factores que intervienen en la eficiencia y resolución de la técnica, demostrando que existe una relación de compromiso entre ambas. Por otro lado, aprovechando la capacidad de este tipo de sensores de detectar y clasificar partículas, se implementa un prototipo en base al cual es posible identificar partículas provenientes de la cadena de decaimiento del gas radón. Otra aplicación de los sensores de imagen CMOS es la adquisición de imágenes radiográficas de neutrones térmicos mediante la utilización de capas de conversión neutrónicas. El aporte de este trabajo en la materia es demostrar que, en los circuitos integrados que usan BoroPhosphoSilicate Glass (BPSG), los neutrones térmicos producen daño por desplazamiento en el arreglo de píxeles y que, para evitarlo, se deben utilizar tecnologías mas modernas donde no se utilice boro en el proceso de fabricación. Finalmente, se presenta el diseño de un circuito integrado de aplicación específica para la detección de partículas ionizantes. Se trata de un detector pixelado de tipo monolítico, fabricado en un proceso SOI, que tiene las junturas sensibles a radiación construidas debajo del oxido enterrado y la electrónica de procesamiento en el lm de silicio superior. Se realizo una primera caracterización del detector con rayos X de baja energía mediante la fluorescencia de varios materiales. Se obtuvo el espectro de altura de pulsos, se realizo una calibración en energía de su respuesta y se midió el ruido electrónico. Gracias a sus características, el detector podrá ser utilizado para la obtención de imágenes radiográficas agregando resolución en energía

Radiation Sensing: Design and Deployment of Sensors and Detectors

Radiation detection is important in many fields, and it poses significant challenges for instrument designers. Radiation detection instruments, particularly for nuclear decommissioning and security applications, are required to operate in unknown environments and should detect and characterise radiation fields in real time. This book covers both theory and practice, and it solicits recent advances in radiation detection, with a particular focus on radiation detection instrument design, real-time data processing, radiation simulation and experimental work, robot design, control systems, task planning and radiation shielding

Radiation Sensing: Design and Deployment of Sensors and Detectors

No abstract available

NASA Tech Briefs, December 1997

Topics: Design and Analysis Software; Electronic Components and Circuits; Electronic Systems; Physical Sciences; Materials; Computer Software; Mechanics; Manufacturing/Fabrication; Mathematics and Information Sciences; Books and Reports

X-ray micrographic imaging system based on COTS CMOS sensors

This paper presents the use of commercial off the shelf CMOS image sensors for the acquisition of X-ray images with high spatial resolution. The X-ray images, with application in biology, electronic components inspection, and paleontology research, are obtained with 8-keV photons from a Cu tube. The quantum efficiency of the detector is estimated using attenuation lengths of photons in the sensor and compared to traditional scintillator conversion layers. The spatial resolution observed with the sensor is limited by the charge redistribution produced after photon interaction with Si.Fil: Alcalde Bessia, Fabricio Pablo. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Pérez, Martin. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Lipovetzky, José. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Piunno, Natalia Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Mateos, Horacio. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Sidelnik, Iván Pedro. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Blostein, Juan Jeronimo. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Sofo Haro, Miguel Francisco. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Gomez Berisso, Mariano. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentin