面向GAPS实验的大面积锂漂移硅探测器的研制
天体物理仪器与方法
2018-12-19 v1 仪器与探测器
摘要
我们研制了大面积锂漂移硅（Si(Li)）探测器，以满足通用反粒子谱仪（GAPS）实验的独特需求。GAPS是一项南极气球载任务，计划于2020年底进行首次飞行。GAPS实验旨在巡测低能宇宙线反核，特别是反氘核，其被公认为来自暗物质湮灭或衰变的几乎无本底信号。GAPS Si(Li)探测器的设计参数为厚度2.5 mm、直径10 cm、8条读出条。要求在-35至-45°C温度下对20至100 keV X射线达到<4 keV（FWHM）的能量分辨率，该温度远高于常用于实现精细能量分辨率的液氮温度。我们开发了高质量硅晶体以及锂蒸发、扩散和漂移方法，以形成均匀的锂漂移层。保护环结构和优化的表面刻蚀被证实可抑制漏电流，而漏电流是噪声的主要来源。我们发现p侧保留的薄未漂移层能有效抑制漏电流。通过这些研制工作，我们成功开发了GAPS Si(Li)探测器。由于最终的GAPS仪器将需要超过1000个直径10 cm的Si(Li)探测器以实现对稀有反氘事件的 high sensitivity，高产率生产也是GAPS任务成功的关键因素。
引用
@article{arxiv.1812.07255,
title = {Development of Large-area Lithium-drifted Silicon Detectors for the GAPS Experiment},
author = {M. Kozai and H. Fuke and M. Yamada and T. Erjavec and C. J. Hailey and C. Kato and N. Madden and K. Munakata and K. Perez and F. Rogers and N. Saffold and Y. Shimizu and K. Tokuda and M. Xiao},
journal= {arXiv preprint arXiv:1812.07255},
year = {2018}
}
备注
submitted to IEEE NSS/MIC 2018 Proceedings