Scenarios about the long-time damage of silicon as material and detectors operating beyond LHC collider conditions
对于新的强子对撞机LHC及其在光度和能量方面的一些更新，如SLHC和VLHC，硅探测器可能是一个重要的选择，特别是对于跟踪系统和量热法。本文的主要目标是分析在这些恶劣条件下，在连续辐射场中，大部分硅作为材料和硅探测器的预期长期退化。本文在作者以前建立的唯象模型的框架内讨论了硅在能量和光度升级的各种情况下的行为。不同的硅材料参数导致不同的技术被认为是评估什么材料更难辐射，从而可以最大限度地减少设备参数在连续长时间运行的条件下的退化。
2004-02-23 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Radiation Damage in Silicon Detectors Caused by Hadronic and Electromagnetic Irradiation
该报告载有硅探测器受到高强度强子和电磁辐射后受到辐射损害的各个方面。它的重点是改进预见的LHC应用，采用氧化硅晶片在探测器处理（结果从CERN-RD 48）。第一篇文章介绍了强子损伤的最新研究进展。几个改进概述，特别是相对于与探测器存储在LHC维护期间的抗退火问题。在最后一节中概述了开放的问题，其中包括充分了解质子和中子引起的损伤之间的差异，过程相关的影响，改变辐射耐受性，除了氧含量和缺乏了解的基础上，损伤引起的点和集群缺陷的探测器性能的变化。除了浮区硅，到目前为止完全用于探测器的制造，直拉硅也进行了研究，并首次显示有希望的结果。其他三篇论文处理伽马引起的损害，包括也引入缺陷的处理步骤或固有的生长硅。然而，重点是在宽剂量范围内的伽马辐照后的测量。研究了探测器性能和缺陷特性的变化。对于第一次，它表明，在一个标准的过程中，氧化硅探测器承受的辐射剂量高达1梯度只有轻微的恶化。此外，它是第一次示出，在这种情况下，检测器的性能可以直接解释由损伤引起的点缺陷。这种1：1的相关性对于所有未来的缺陷工程工作都是非常有希望的。
2002-12-04 physics.ins-det
Challenges for Silicon Pixel Sensors at the European XFEL
硅像素传感器在欧洲XFEL的主要挑战的系统的实验研究。X射线的高瞬时密度和XFEL脉冲的高重复率会导致等离子体效应引起的信号失真和严重的辐射损伤。确定了X射线辐射损伤的主要参数，并研究了它们对p+n传感器的影响。这些研究形成了在欧洲XFEL实验的像素传感器的优化设计的基础。
2012-12-20 hep-ex physics.ins-det
Radiation damage of SiPMs
综述了硅光电倍增器（SiPMs）的抗辐射能力的研究现状。简要介绍了硅传感器的辐射损伤，分别讨论了表面效应和体效应。辐射SiPMs与X射线，γ，电子，质子和中子源的操作结果。辐射对SiPM最关键的影响是暗计数率的增加，这使得无法从噪声中分辨出单个光子产生的信号。方法来表征辐照SiPM后，他们的单光电子分辨率丢失进行了讨论。由于雪崩光电二极管（APD）在击穿电压以下工作的重要相似性，也回顾了有关APD辐射损伤的较早研究。最后，对今后抗辐射SiPM的发展方向提出了一些看法。
2018-09-25 hep-ex physics.ins-det
Influence of radiation damage on the absorption of near-infrared light in silicon
测量了波长在0 ~ $~$ cm $~μ$之间的光在硅中的吸收长度$~$。结果表明，由于辐照引起的缺陷，$λ_{abs}$随注量的增加而减小。本文给出了室温下$λ_{abs}$的辐射感生变化随波长和中子当量注量的唯象参数。$λ_{abs}$随辐照减少的观察结果通过对辐照硅条探测器的边缘TCT测量得到证实。利用测得的$λ_{abs}$的波长依赖性，确定了硅带隙随注量的变化。
2020-04-20 physics.ins-det
A Comparison of the Effects of Neutron and Gamma Radiation in Silicon Photomultipliers
测量了γ射线对硅光电倍增器（SiPMs）的辐照损伤效应，并与中子辐照损伤作了比较。在布鲁克海文国家实验室和匈牙利德布勒森核研究所的固态伽马射线辐照设施（SSGRIF）中，将来自滨松的几种MPPC暴露于伽马射线和中子。伽马射线暴露范围为1 krad至1 Mrad，中子暴露范围为10 $^8$ n/cm $^2$至10 $^{12}$ n/cm $^2$。伽马射线损伤的主要影响是增加噪声和泄漏电流的照射设备，类似于从中子损伤所看到的，但损伤的水平是相当少的在相当高的曝光水平。此外，伽马射线的损伤在几百krad后饱和，而中子的损伤没有显示出饱和的迹象，这表明两种情况下的不同损伤机制。还测量了由于辐射导致的SiPM的窗口材料中的光吸收的变化。进行这项研究，以评估使用SiPM的粒子物理应用与中等水平的辐射暴露。
2019-04-07 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Neutron irradiation damage on Silicon Photomultipliers and electrical annealing studies for the CBM RICH detector
本文评估了三种SiPM在中子辐照下的辐射硬度，发现辐照显著增加暗电流、暗计数率和后脉冲并降低增益与光子分辨率，并验证250°C/30 min电退火可有效恢复性能。
2025-09-23 hep-ex physics.ins-det
Analysis of radiation damage in silicon charge-coupled devices used for dark matter searches
晶体探测器中的核反冲会产生晶体缺陷形式的辐射损伤，这些缺陷可以在科学级CCD中测量，因为器件中温度升高会刺激泄漏电流的局部热点。在这一过程中，我们使用中子源产生DAMIC-M CCD中的缺陷，并使用在不同温度下漏电流的增加，我们演示了一个程序，用于识别晶体缺陷的DAMIC-M实验的CCD。这是第一次对核反冲产生的单个缺陷进行研究。该技术可用于区分某些能量范围内的核反冲和电子反冲，这将提高CCD探测器寻找弱相互作用暗物质的能力。
2022-11-07 cond-mat.mtrl-sci hep-ex nucl-ex
Radiation damage studies of silicon photomultipliers for the CMS MIP Timing Detector
University of Notre Dame（圣母大学）；Institute of Nuclear Research（核物理研究所）
研究不同单元尺寸的Hamamatsu SiPM在反应堆中子辐照后的性能变化，分析击穿电压、信号幅度、暗电流和噪声等参数。
2026-06-08 physics.ins-det
Performance and radiation damage mitigation strategy for silicon photomultipliers on LEO space missions
Université de Genève（日内瓦大学）；GSSI - Gran Sasso Science Institute（格兰萨索科学研究所）；INFN - Laboratori Nazionali del Gran Sasso（意大利国家核物理研究所-格兰萨索国家实验室）
本研究针对近地轨道空间任务中硅光电倍增管的辐射损伤问题，提出了一种退火策略以提高其抗辐射性能和可靠性。
2026-02-02 hep-ex physics.ins-det
The effect of the displacement damage on the Charge Collection Efficiency in Silicon Drift Detectors for the LOFT satellite
硅漂移探测器（SDD）技术已被选定用于大型X射线定时观测站（LOFT）空间飞行任务上的两个仪器。LOFT作为欧洲航天局“2015 - 2025年宇宙愿景”长期科学计划中M3发射机会的候选者，经历了为期三年的评估阶段。在LOFT评估阶段，我们研究了被困在地球磁层中的质子在SDD中产生的位移损伤。在以前的文章中，我们讨论了质子的非电离能损失对SDD漏电流的影响。本文测量了质子引起的位移损伤引起的电荷收集效率的变化，并与轨道上预期的损伤进行了比较。
2015-03-26 astro-ph.IM physics.ins-det
Geant4 Simulation of a filtered X-ray Source for Radiation Damage Studies
Geant 4低能扩展已被用于模拟工业X射线管的X射线谱，该谱具有用于以受控方式去除谱的不确定低能部分的滤波器。与使用硅漂移探测器精确测量的X射线光谱的结果进行了比较。此外，本文展示了如何在硅和二氧化硅层的电子器件的不同剂量率可以推导出从模拟。
2012-05-09 physics.ins-det
Stability and photometric accuracy of CMOS image sensors in space: Radiation damage, surface charge and quantum confinement in silicon detectors
本文分析辐射引起的表面电荷变化对硅成像探测器稳定性和测光精度的影响，以评估对未来NASA任务（如宜居世界天文台）的启示。
2023-05-08 physics.ins-det
A Leakage Current-based Measurement of the Radiation Damage in the ATLAS Pixel Detector
测量了ATLAS像素探测器桶硅模块从开始运行到2012年底所遭受的辐射损伤。这意味着在整个操作期间收到的强子注量能量高达并包括8 TeV。该测量基于硅传感器漏电流的每个模块测量。结果作为积分亮度的函数，并与汉堡模型的预测进行比较。此信息可用于预测各种操作场景下由于电流而导致的像素检测器寿命限制。
2015-02-12 hep-ex physics.ins-det
Monitoring radiation damage in the LHCb Tracker Turicensis
本文介绍了用于监测LHCb Tracker Turicensis在LHC101和2期间的辐射损伤的技术。连续监测硅传感器中的体漏电流，同时通过对作为所施加的偏置电压的函数的电荷收集效率执行专用扫描来以规律的间隔估计传感器的完全耗尽电压。预测的预期泄漏电流和全耗尽电压提取的模拟辐射分布，亮度提供的LHC，和硅传感器的热历史。测量和预测之间的良好协议。
2020-08-26 hep-ex physics.ins-det
Study of radiation damage induced by 12 keV X-rays in MOS structures built on high resistivity n-type silicon
欧洲X射线自由电子激光器（XFEL）的成像实验要求硅像素传感器具有非凡的性能规格：剂量高达1千兆焦的12 keV光子、200 \times 200 \mum的每个像素高达10^5个12 keV光子、XFEL脉冲之间的时间间隔为220 ns。为了解决这些问题，特别是辐射损伤的问题，已经研究了SiO_2层和Si-SiO_2界面的性质，所述Si-SiO_2界面使用在高电阻率n型硅上制造的MOS电容器，所述MOS电容器被照射到10 kGy和1 GGy之间的X射线剂量。测量了不同频率下的电容/电导-电压（C/G-V）以及热介电弛豫电流（TDRC）。这些数据可以用依赖于辐射的氧化物电荷密度和三个主要的辐射诱导的硅带隙中的类高斯能量分布的界面态来描述。据发现，固定的氧化物电荷和三个界面状态的密度增加到约10 MGy的剂量值，然后饱和，甚至减少。C/G-V测量的形状和频率依赖性可以通过使用从TDRC测量中提取的参数的简单模型来定量描述。
2012-01-10 physics.ins-det
Silicon detectors: damage, modelling and expected long-time behaviour in physics experiments at ultra high energy
在这方面的贡献，材料的结构修改和设备的退化进行建模，并与实验数据进行比较，更多的结晶度，温度，晶体取向和氧浓度，考虑到存在的新的主要四重协调缺陷，除了空位和间隙。对下一代高能物理实验如LHC、SLHC、VLHC或ULHC中探测器在具体环境中的行为进行了一些估计。
2006-11-15 hep-ph physics.ins-det
Performance and Radiation Damage of the Heavy-Ion Silicon Beam Tracker in the BM@N Experiment
Joint Institute for Nuclear Research (JINR)（俄罗斯联合核研究所）
该研究针对BM@N实验的硅束流追踪器，利用¹²⁴Xe束流数据探究其性能与辐射损伤，发现提高偏置电压可恢复电荷收集效率，追踪效率仍接近99%，还重建了束流注量空间分布。
2026-10-14 physics.ins-det
Study of Bulk Damage of High Dose Gamma Irradiated p-type Silicon Diodes with Various Resistivities
本文针对三种不同初始电阻率的n⁺-in-p硅二极管，结合Geant4模拟与IV、CV测量，研究0.50–8.28 MGy γ辐照后的体损伤规律。
2023-09-28 physics.ins-det
Study of X-ray Radiation Damage in Silicon Sensors
欧洲X射线自由电子激光器（XFEL）每秒将提供30，000个完全相干的高亮度X射线脉冲，每个脉冲的持续时间低于100 fs。这将允许记录单个复杂分子的衍射图案和研究超快过程。硅像素传感器将用于记录衍射图像。在3年的操作中，传感器将暴露于高达1 GGy的12 keV X射线剂量。在该X射线能量下，预期硅中没有体损伤。然而，在覆盖硅的绝缘层中的固定氧化物电荷和在Si-SiO2界面处的界面陷阱将通过照射引入并随着时间积累。我们已经调查了测试结构中的微观缺陷和作为X射线剂量的函数的分段探测器的宏观电学性质。从测试结构，我们确定的氧化物电荷密度和界面陷阱的密度作为剂量的函数。我们发现，这两个饱和（甚至减少）的剂量之间的10和100毫戈瑞。对于分段传感器，由X射线引入的缺陷增加了全耗尽电压、表面漏电流和像素间电容。我们观察到在Si-SiO2界面处形成了电子积累层。其宽度随剂量增加而增加，随偏置电压减小而减小。使用TCAD模拟与剂量相关的参数从测试结构，我们能够重现所观察到的结果。这使我们能够针对XFEL要求优化传感器设计。
2011-11-04 physics.ins-det
Microscopic modelling of defects production and their annealing after irradiation in silicon for HEP particle detectors
在这方面的贡献，生产缺陷的辐射场和它们的演变走向平衡的硅探测器使用已建模。在定量模型中，计算的初级缺陷的产生率从弹丸-硅相互作用和反冲能量在晶格中的重新分布。考虑了空位-间隙湮没、间隙向汇的迁移、双空位和空位-杂质复合物（VP、VO、V_2O、CiO_1和CiCs）的形成。模型计算结果与实验数据吻合较好。建立了初始材料参数、温度、辐照和退火历史之间的相关性。模型预测可能是一个有用的线索，可以为新一代加速器或太空任务的探测器获得更硬的材料。
2002-09-02 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Optical Inspection of the Silicon Micro-strip Sensors for the CBM Experiment employing Artificial Intelligence
Facility for Antiproton and Ion Research in Europe（欧洲反质子与离子研究装置）
1191硅微带传感器的光学检测进行使用定制的光学检测设置，采用基于机器学习的方法进行缺陷分析和后续的质量保证。此外，对传感器的表面进行了可编程控制。在这篇手稿中，我们提出了各种传感器表面缺陷的分析。其中包括注入断裂、p-停止断裂、铝带开路、铝带短路、表面划痕、双金属化层缺陷、钝化层缺陷、偏置电阻缺陷以及灰尘颗粒识别。使用卷积深度神经网络（CDNN）的应用程序进行缺陷检测。由此，识别出有缺陷的条带和缺陷簇，并且使用缺陷在传感器上的几何位置来执行缺陷的2D图。提出了一种基于传感器表面缺陷总数的传感器整体质量等级和质量分数的估计方法。
2021-09-27 cs.CV hep-ex physics.ins-det
A new model for the TCAD simulation of the silicon damage by high fluence proton irradiation
对于大型强子对撞机（HL-LHC）的高亮度阶段，在CMS和ATLAS实验的最内部像素探测器层的预期位置，3000 fb $^{-1}$后的估计等效中子注量为2 $\cdot$ 10 $^{16}$ n $_{eq}$ /cm $^2$，$_2$中的IEL（电离能量损失）剂量为12 MGy。像素传感器的优化和理解它们的性能作为通量和剂量的函数，使得TCAD模拟的辐射损伤模型，它描述了可用的实验数据，非常可取的。现有的体损伤模型不能同时描述$\ge 1\cdot 10^{15}$ n $_{eq}$ /cm $^2$注量下焊盘二极管的暗电流（I-V）、电容-电压（C-V）和电荷收集效率（CCE）的测量。因此，对于一个新的准确的体损伤模型的开发和验证，我们使用I-V，C-V和CCE测量垫二极管内的CMS-HPK活动和数据，最近用24 GeV/C质子辐照的样品。为了确定辐射损伤参数，我们利用Synopsys TCAD的“优化器”，它允许最小化测量和模拟的I-V，C-V和CCE之间的差异。这种优化的结果，汉堡五阱模型（HPTM），提供了一个一致的和准确的描述二极管的测量与质子辐照的通量范围从3 $\cdot$ 10 $^{14}$ n $_{eq}$ /cm $^2$到1.3 $\cdot$ 10 $^{16}$ n $_{eq}$ /cm $^2$。
2019-04-23 physics.ins-det
Investigation of X-ray induced radiation damage at the Si-SiO2 interface of silicon sensors for the European XFEL
欧洲X射线自由电子激光器（XFEL）的实验需要硅像素传感器，其可以承受高达1 GGy的X射线剂量。为了研究这些高剂量的X射线辐射损伤，<100><111>在DESY DORIS III同步加速器光源上用12 keV X射线辐照了由CiS和Hamamatsu两家供应商生产的基于具有晶体取向的高电阻率n型掺杂硅的MOS电容器和栅控二极管。使用电容/电导-电压，电流-电压和热介电弛豫电流测量，氧化物电荷和界面陷阱在Si-SiO2界面的表面密度，和表面电流密度已被确定为剂量的函数。结果表明，氧化物表面电荷密度和表面电流密度的剂量依赖性取决于晶体取向和生产者。此外，还研究了在100 kGy和100 MGy剂量下，X射线照射期间施加到MOS电容器和栅控二极管栅极的电压对氧化物电荷表面密度和表面电流密度的影响。研究发现，如果氧化层中的电场从SiO2表面指向Si-SiO2界面，则两者都强烈依赖于栅电压。最后，退火研究已在60和80度C的MOS电容器和栅控二极管照射到5 MGy和氧化物的电荷和表面电流的退火动力学确定。
2012-11-09 physics.ins-det
On the nature and charge state of the X-Defect, a radiation-induced Silicon defect with field-enhanced charge carrier emission
研究确定X缺陷为单正电荷硅双空位，通过TSC、DLTS和模拟验证其性质，揭示其在辐射诱导下的电荷状态及机制。
2025-11-27 cond-mat.mtrl-sci hep-ex physics.ins-det
Proton Irradiation Damage and Annealing Effects in ON Semiconductor J-Series Silicon Photomultipliers
硅光电倍增器（SiPM）由于其低偏置电压和对普通发光材料发射的波长敏感，近年来已成为流行的光转换器件。这些特性使它们对资源有限的任务特别有吸引力，如天基探测器应用。然而，已知空间辐射环境对半导体器件特别苛刻，其中高粒子注量会随着时间的推移而降低性能。由ON Semiconductor（正式名称为SensL）制造的特定SiPM的辐射硬度尚未使用高能质子进行研究，这些质子是空间辐射环境中固有的。为了研究这些影响，我们照射组的两个SiPM四个不同的通量的800兆电子伏的质子提供的加速器在洛斯阿拉莫斯中子科学中心。$1.68\times10^{9}$、$1.73\times10^{10}$、$6.91\times10^{10}$、和$1.73\times10^{11}$质子cm $^{-2}$，和它们相应的估计剂量的$0.15$，$1.55$，选择$6.19$和$15.5$ kRad是基于对SiPM在持续10年的行星际空间任务期间可能接受的潜在暴露的估计。我们报告这些剂量对暗电流和自退火时间的影响。
2019-11-19 physics.ins-det
TCAD Simulations of Radiation Damage in 4H-SiC
本文提出在TCAD工具中建模4H-SiC辐射损伤的方法，通过验证框架并仿真中子辐照探测器，成功复现电容与正向电流随注量变化的测量结果，并用空间电荷区机制解释了电流下降现象。
2024-07-22 physics.ins-det
Radiation Damage Studies of Silicon Photomultipliers
我们报告的硅光电倍增器（SiPM）的辐射硬度的测量由布鲁诺凯斯勒基金会在意大利（1 mm $^2$和6.2 mm $^2$），透视技术和仪器中心在俄罗斯（1 mm $^2$和4.4 mm $^2$），日本滨松公司（1 mm $^2$）。在Massachusetts General Hospital使用212 MeV质子束照射SiPM，SiPM在工作电压下接收高达$3 \times 10^{10}$质子/cm $^2$的注量。在照射期间连续读取漏电流。周期性地暂停质子的递送以记录响应于校准光脉冲的示波器迹线，以监测SiPM的增益、光子检测效率和暗计数。漏电流和暗噪声随注量的增加而增加。Te漏电流被发现是成比例的噪声分布的均方差，表明暗计数是由于增加随机个别像素激活，而SiPM仍然完全功能的光子探测器。发现SiPM在室温下退火，在大约100天内漏电流减少了2倍。
2008-09-27 physics.ins-det
Radiation damage on Silicon Photomultipliers from ionizing and non-ionizing radiation of low-earth orbit operations
本文通过质子与X射线辐照FBK生产的不同尺寸NUV-HD SiPM，并结合在线IV测量与辐照前后功能表征，识别最适合空间应用的耐辐射工艺和版图变体。
2024-05-12 physics.ins-det
Can the electric field in radiation-damaged silicon pad diodes be determined by admittance and current measurements?
本文提出了一种用导纳-频率（Y-f）和电流测量（I）确定高辐照硅焊盘二极管中电场的方法。用24 GeV/c质子辐照面积为25 mm ~ 2的方形n+p二极管，在3 E ~（15）cm ~ 2和13 E ~（15）cm ~ 2之间，得到了4个1 MeV中子当量注量下的Y-f和I数据。测量条件为：反向电压在1V和1000 V之间，频率在100 Hz和2 MHz之间，温度为-20 ° C和-30 ° C。电场的位置依赖性由二极管两侧的线性依赖性和中心的常数来参数化。作为电压，温度和辐照能量密度的函数的参数确定的模型的数据拟合。对于低于约300 V的电压，所有的数据都很好地描述了模型，和电场的结果与预期一致：耗尽高场区域的两个面和一个恒定的低电场在中心，与欧姆电阻器中的字段与大约硅的本征电阻率的值。对于低场区域消失并且二极管完全耗尽的条件，该方法失败。对于-30 ° C下的最低辐照通量，这发生在300 V左右，并且对于较高的通量和较低的温度，在较高的电压下发生。在结论部分，讨论了该方法的成功之处和存在的问题.
2021-11-22 physics.ins-det
Annealing of radiation induced defects in silicon in a simplified phenomenological model
初级辐射引起的缺陷的浓度先前已估计考虑到两个明确的机制之间的主要相互作用的入射粒子和半导体晶格的原子核，和反冲能量之间的电离和位移的划分，在Lindhard理论的框架。主要的位移缺陷是空位和位错，它们在硅中基本上是不稳定的。它们通过迁移、复合、湮灭相互作用或产生其他缺陷。在目前的工作中，模拟的时间演化的缺陷的浓度由π介子在中，高电阻率硅探测器的辐照后。在某些近似下，表示时间演化过程的微分方程可以解耦。这样得到的理论方程解析求解在某些特定的情况下，与一个自由参数，为一个广泛的粒子注量和/或为一个广泛的能量范围内的入射粒子，对于不同的温度;相应的固定的解决方案也被提出。
2001-07-26 physics.ins-det
Temperature dependence of radiation damage annealing of Silicon Photomultipliers
在过去的十年中，越来越多地使用硅光电倍增器（SiPM）代替光电倍增管（PMT）。这是由于前者相对于后者的各种优点，如其更小的尺寸、更低的工作电压、更高的检测效率、对磁场的不敏感性以及对发射振动的机械鲁棒性。所有这些特点使SiPM非常适合用于空间实验，其中探测器需要紧凑，重量轻，并能够在发射条件下生存。在空间条件下使用这种新型探测器的缺点是它对辐射损伤的敏感性。为了了解SiPM在太空中的寿命，必须研究辐射造成的损伤以及随后的恢复或退火。在这里，我们提出了这些研究的三种不同类型的SiPM从滨松S13360系列。介绍了它们在典型飞行任务中在低地球轨道上维持相当于2年的辐射后的行为，以及这些探测器在不同条件下储存时的回收情况。存储条件在温度以及工作电压方面变化。研究发现，退火在很大程度上取决于探测器的温度，那些储存在高温下的探测器恢复得更快，恢复得更接近原始性能。此外，没有观察到合理的偏置电压对退火的显著影响。最后，退火速率作为温度的函数，以及未来的SiPM为基础的天体物理探测器POLAR-2以及未来的SiPM为基础的航天任务的各种操作策略。
2022-12-16 astro-ph.IM physics.ins-det
In-situ Radiation Damage Study of Silicon Carbide Detectors Subjected to Clinical Proton Beams
Marietta Blau Institute for Particle Physics, Austrian Academy of Sciences（玛丽塔·布劳粒子物理研究所，奥地利科学院）；Institute of Atomic and Subatomic Physics, TU Wien（维也纳工业大学原子与亚原子物理研究所）
研究硅碳探测器在临床质子束中的辐射损伤，通过原位测量确定供体移除率，为辐射耐候探测器技术提供定量基础。
2026-02-26 physics.ins-det
Description of radiation damage in diamond sensors using an effective defect model
BCML系统是LHC CMS实验中的束流监测装置。多晶金刚石传感器用作探测器。在这里，高粒子率发生在碰撞的光束将粒子散射到光束管之外。这些粒子造成缺陷，这些缺陷充当电离的陷阱，从而降低CCE。然而，CCE的亏损比预期严重得多。在实际实验中，CCE比实验室实验中差得多的原因与入射粒子的速率有关。在高粒子速率下，电离的俘获率与去俘获率相比如此之高，以至于空间电荷积聚。该空间电荷局部地减小了内部电场，这又增加了捕获速率，并且因此甚至进一步减小了CCE。为了将这些宏观测量与作为电离电荷陷阱的微观缺陷联系起来，使用了TCAD模拟程序SILVACO。需要两个有效的受体和供体水平来拟合数据。利用这种有效缺陷模型，可以模拟作为粒子速率环境函数的高度非线性速率相关金刚石偏振以及由此产生的信号损失。
2017-05-25 physics.ins-det
Radiation Damage Study of SensL J-Series Silicon Photomultipliers Using 101.4 MeV Protons
研究了J系列硅光电倍增器（SiPMs）的辐射损伤，并将其用于未来的星载闪烁探测器。几个SiPM样品暴露于101.4 MeV质子，1 MeV中子当量通量范围为1.27*10^8 n/cm^2至1.23*10^10 n/cm^2。辐照后，SiPM经历了暗电流和噪声的大幅增加，这可能会在功耗，热控制和低能量事件检测方面为长期运行的太空任务带来问题。用CeBr 3闪烁体晶体进行的测量表明，在暴露于1.23*10^10 n/cm^2和室温退火之后，单个6 mm方形SiPM在室温下的暗噪声从0.1 keV增加到2 keV。由于大的SiPM噪声，对于使用4-SiPM阵列的CeBr 3探测器，伽马射线探测阈值增加到约20 keV，对于使用16-SiPM阵列的探测器，伽马射线探测阈值增加到约40 keV。仅观察到质子照射对平均探测器信号的小的影响，这表明SiPM增益和光子探测效率没有变化或变化很小。
2020-07-21 astro-ph.IM physics.ins-det
Defect characterization studies on neutron irradiated boron-doped silicon pad diodes and Low Gain Avalanche Detectors
高能物理探测器，如低增益雪崩探测器（LGAD），将被用作高亮度LHC实验中的快速定时探测器，必须表现出显着的辐射耐受性。因此，辐射对能够实现内部电荷倍增的高度硼掺杂的增益层的影响是特别感兴趣的，因为由于所谓的受主去除效应（ARE），发生有源硼掺杂剂的辐射诱导的失活。在本文中，我们提出了缺陷光谱测量（深能级瞬态光谱和热刺激电流技术）中子辐照的p型硅垫二极管的不同电阻率，以及LGAD辐照通量高达1 × 10^15 neq/cm 2。因此，我们表明，虽然对于硅焊盘二极管用电子，中子或质子照射的缺陷的电子特性和缺陷引入率的测定是直接的，DLTS和TSC测量LGAD的增益层的影响强烈影响。它示出的增益层的电容的可测量性示出了强烈的频率和温度依赖性，导致电容下降DLTS和不可靠的测量结果。利用TSC，可以非常好地观察到LGAD中形成的缺陷，并将其与硅焊盘二极管中形成的缺陷进行比较。然而，将缺陷精确分配到增益层或体区域仍然具有挑战性，并且LGAD的电荷放大效应影响缺陷浓度的精确确定。此外，我们将证明，根据TSC测量条件的缺陷引起的残余内部电场建立在照射LGAD的影响从缺陷状态发射的载流子的电流信号。
2022-09-15 physics.ins-det
Advanced Methods for the Optical Quality Assurance of Silicon Sensors
University of Tübingen（图宾根大学）；GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH（亥姆霍兹重离子研究中心有限责任公司）
我们描述了一个设置硅微带传感器的光学质量保证。开发了模式识别算法来分析传感器的缺陷显微扫描。结果表明，该软件具有$>$ ~90\%的识别和分类率的缺陷，如划痕，短路，断裂的金属线等，我们已经证明，先进的图像处理基于神经网络技术是能够进一步提高识别和缺陷分类率。
2018-10-30 cs.LG hep-ex nucl-ex
Simulation of beam induced lattice defects of diamond detectors using FLUKA
金刚石越来越多地用作粒子探测的探测器材料。金刚石的一个论点是与硅相比具有更高的辐射硬度。由于不同的粒子在不同的能量下具有不同的辐射损伤潜力，因此预测辐射损伤的标度规则是必要的。对于硅探测器，非电离能量损失（NIEL）用于缩放不同粒子的影响。预测辐射损伤的另一种方法是基于Norget-Robinson-Torrens定理来预测每个原子的位移数（DPA）。这提供了更好的缩放规则，因为考虑了重组效应。该模型在FLUKA蒙特卡罗模拟包中实现，用于质子、中子和π介子。我们比较了NIEL和DPA的模拟结果的金刚石和硅材料暴露于质子，中子和π介子的能量范围很广。
2013-08-25 physics.ins-det
Tracking radiation damage of Euclid VIS detectors after 1 year in space
本文利用trap pumping时钟技术跟踪Euclid VIS探测器在太空运行一年后的CCD辐射损伤状态与演化，为辐射损伤校正提供依据。
2024-07-01 physics.ins-det
The influence of initial impurities and irradiation conditions on defect production and annealing in silicon for particle detectors
在新加速器的粒子物理实验或物理目标的太空任务中，硅探测器将暴露在极端辐射条件下。在这些环境中长期运行的主要障碍是探测器参数的变化，辐照后材料性能的变化。在本论文中开发的唯象模型是能够定量地解释，没有自由参数，粒子辐照后，在硅中的原生缺陷的生产和它们的演变向平衡，为一个大范围的原生缺陷的产生率。考虑了空位-间隙湮没、间隙向阱的迁移、双空位和空位-杂质复合物（VP、VO、V_2O、CiO_1和CiCs）的形成。系统地研究了磷、氧、碳等不同初始杂质浓度以及辐照条件对反应的影响。还研究了缺陷产生率、温度和缺陷浓度随时间的变化关系。
2002-08-07 hep-ph physics.ins-det
A beam-driven proton irradiation setup for precision radiation damage tests of silicon detectors
本文开发并调试了一种基于波恩等时性回旋加速器14 MeV质子束的束流驱动辐照装置，通过低温扫描辐照和束流剂量测量实现高均匀度注量，并用LFoundry传感器验证了质子硬度因子，支持数小时内完成高达10^16 neq/cm²的辐照。
2024-05-05 physics.ins-det
The role of primary point defects in the degradation of silicon detectors due to hadron and lepton irradiation
在下一代实验中，硅探测器在最高能量下长时间运行的主要障碍来自体位移损伤，这会导致其宏观性能的显着退化。辐照后的硅探测器的行为的分析有助于一个良好的或合理的协议之间的理论计算和实验数据的时间演变的泄漏电流和有效载流子浓度后轻子和γ射线照射和强子照射后的大的差异，这在条件下，其中一个合理的协议之间获得实验和计算浓度的复杂的缺陷。在这方面的贡献，我们认为，主要的差异可以解决自然考虑作为主要缺陷的自发光，经典的空位和新预测的四重协调硅赝空位缺陷。这种新的缺陷应该在辐照期间均匀地引入到体中，在间隙中具有深能级并且它在时间上是稳定的。考虑到缺陷的产生机制及其动力学，可以间接确定SiFFCD缺陷的特性：带隙中的能级和少数载流子捕获的截面。在该模型框架内，在连续长时间辐照和/或高注量条件下，原生缺陷对硅探测器退化的影响是重要的。
2006-03-20 cond-mat.mtrl-sci hep-ph physics.ins-det
Time dependence of the behaviour of silicon detectors in intense radiation fields and the role of primary point defects
探测器中的体位移损坏在器件水平上产生影响，其限制了探测器作为位置敏感器件的长时间使用，从而限制了探测器系统的寿命。因此，预测探测器在恶劣辐射环境中的时间行为是一个非常有用的工具。在这方面的贡献，我们预测的时间退化的硅探测器的辐射环境中预期的LHC机器升级的亮度和能量SLHC，从硅晶体获得不同的生长技术，在由作者开发的模型的框架，并考虑到主要缺陷的贡献。
2006-11-08 hep-ph physics.ins-det
Study of point- and cluster-defects in radiation-damaged silicon
辐射的非电离能量损失在硅中产生点缺陷和缺陷团，这导致传感器性能的显著下降。在这篇文章中，给出了在80~280 ° C等时退火条件下，几个$10^{14}$ cm $^{-2}$注量和3.5~27 MeV能量的电子辐照硅焊盘二极管的TSC（热激电流）缺陷谱结果。介绍了一种基于SRH（Shockley-Read-Hall）统计的方法，该方法假设团簇中缺陷的电离能取决于被占据的陷阱的分数。从TSC数据中提取了孤立点缺陷和完全占据的团簇的电离能差$ΔE_a$。对于VOi（vacancy-oxygen interstitial）缺陷，发现了$ΔE_a = 0$，证实了它是一个点缺陷，验证了点缺陷的方法。对于由深受主制成的团簇，在80 ° C退火后确定不同缺陷的$ΔE_a$值作为电子能量的函数，并且对于用15 MeV电子照射作为退火温度的函数。对于用3.5 MeV电子的辐照，发现值$ΔE_a = 0$，而对于6至27 MeV $ΔE_a > 0$的电子能量。这与电子形成团簇形成的预期阈值约为5 MeV一致。作为退火温度的函数确定的$ΔE_a$值表明，对于不同的缺陷，退火速率是不同的。一个朴素的扩散模型是用来估计的温度依赖性的集群中的缺陷的扩散。
2018-03-19 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Radiation tests of the Silicon Drift Detectors for LOFT
在为期三年的评估阶段的LOFT任务，候选人的M3发射机会的欧空局宇宙视野计划，我们估计和测量的硅漂移探测器（SDD）的卫星仪器的辐射损伤。特别是，我们用质子（能量为0.8和11兆电子伏）照射探测器，以研究漏电流的增加和位移损坏产生的电荷收集效率的变化，我们用超高速尘埃颗粒“轰击”探测器，以测量碎片撞击的影响。在本文中，我们描述的测量和讨论的LOFT任务的背景下的结果。
2014-08-27 astro-ph.IM physics.ins-det
