Исследование и разработка сенсора на основе монокристаллического алмаза для измерения радиационных потоков космического излучения

Объект исследования Многоэлементный сенсор на базе монокристаллического алмаза 2А типа для регистрации радиационных потоков космического излучения. Цель работы: разработка алмазного сенсора (АС) регистрации радиационных потоков (РП) космического излучения (КИ) для приборов мониторинга и прогнозирования радиационной обстановки внутри, снаружи ракетно-космических аппаратов (РКА) и транспортных космических систем (ТКС), длительного срока функционирования в космическом пространстве (КП) сроком до 20 лет и более. Методы исследования, кроме используемых приборов и аппаратуры Исследование базируется на применении методов теории взаимодействия ионизирующего излучения (ИИ) с веществом, предложении физической модели, использовании компьютерного моделирования и математических методов расчета, а также на проведенных экспериментальных исследованиях. Достигнутые результаты: Разработаны: - методика проектирования АС для регистрации РП КИ, которая позволяет провести исследование, построить рабочий вариант сенсора регистрации; - математическая, компьютерная модель в GEANT4 для анализа ИИ в объеме трехэлементного АС; - модель в GEANT4 взаимодействия заданного ИИ с объемом АС при разной толщине сенсора; - физическая модель АС влияния температуры Т=5000С на характеристики регистрации ИИ; - технология изготовления двухэлементного АС, с увеличенной чувствительной зоной; -физическая модель трехэлементного АС регистрации КИ с расширенным диапазоном регистрации ИИ, повышенными счетными характеристиками. Получены научные данные взаимодействия ИИ 137Cs с моделью многоэлементного АС регистрации РП КИ. Новизна: Разработаны методика проектирования АС регистрации РП КИ, математическая модель, компьютерная модель в GEANT4 анализа ИИ и трехэлементного АС, сравнение расчетных, экспериментальных данных параметров, характеристик сенсоров ИИ из материалов алмаза, Ge и Si, физическая модель АС, проведена оценка влияния температуры Т=5000С на характеристики АС; физическая модель трехэлементного АС регистрации КИ с увеличенным диапазоном регистрации ИИ, счетными характеристиками. Получены экспериментальные данные взаимодействия 137Cs (662 кэВ) с разработанной физической моделью многоэлементного АС регистрации РП КИ. Внедрение: полученные результаты применялись в прикладных научных исследованиях (ПНИ) в рамках приоритетного направления «Транспортные и космические системы» федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 г». Эффективность: многоэлементный АС регистрации РП КИ позволяет расширить диапазон работы сенсора, эффективность регистрации и амплитуду выходного сигнала. Область применения: предложенные модели и методика служат для построения АС регистрации РП КИ для приборов мониторинга, прогнозирования радиационной обстановки внутри и снаружи РКА, ТКС с длительным сроком функционирования в КП сроком до 20 лет и более.