Інноваційна розробка координатно-чутливого детектора сфокусованих іонних пучків для спектроскопії

Сидоренко, ВП
Радкевич, ОІ
Прокоф’єв, ЮВ
Таякін, ЮВ
Єременко, ВМ
Nauka innov. 2019, 15(4):47-61
https://doi.org/10.15407/scin15.04.047
Рубрика: Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
Мова: Українська
Анотація: 
Вступ. Актуальним завданням для сучасної аналітичної апаратури, призначеної для кількісного аналізу багатоелементних за складом речовин, є створення багатоканальних координатно-чутливих детекторів (КЧД) заряджених частинок для спектроскопії, які працюють в реальному масштабі часу.
Проблематика. В Інституті мікроприладів (ІМП) НАНУ було розроблено велику інтегральну схему (ВІС) для КЧД, на базі якої та з використанням мікроканальних пластин (МКП) було спроектовано й виготовлено експериментальні зразки приладів КЧД. Виконані в Інституті прикладної фізики (ІПФ) НАНУ дослідження показали позитивні характеристики приладу, зокрема його високу чутливість. Було підтверджено доцільність подальшого проведення робіт.
Мета. Створення багатоканальних приладів КЧД нового покоління з розширеним полем аналізу та покращеними технічними характеристиками.
Матеріали й методи. В розробленому приладі КЧД використано МКП F4772-01 фірми Hamamatsu, Японія. ВІС виготовлено за КМОН-технологією з проектними нормами 1 мкм, кишенями n-типу, 384 електродами-датчиками і 218603 транзистора на кристалі розміром 9,8×8,9 мм. Мікросхему виконано в бескорпусном варіанті на гнучких носіях типу алюміній-поліімід (модифікація 2).
Результати. Cтворення п’ятикристального КЧД нового покоління з покращеними технічними характеристиками забезпечило розширення поля одночасного аналізу просторового розподілу іонних пучків довільного складу та, відповідно, діапазон елементів, які аналізуються одночасно, дозволило підвищити швидкодію при аналізі і при зчитуванні інформації в 5 і 2,5 рази відповідно.
Висновки. Використання схемотехнічного рішення, яке захищено патентом України No 117788, значно зменшило залежність чутливості детектора від розбіжностей конструктивних параметрів транзисторів підсилювача-формувача, що дало можливість створити п’ятикристальний прилад КЧД нового покоління і забезпечило розширення діапазону елементів, які одночасно аналізуються. Використання для виготовлення кристалів ВІС сучасної КМОН-технології, оптимізація схемотехнічних і топологічних рішень дозволили одержати високі технічні характеристики приладу КЧД.
Ключові слова: велика інтегральна схема, КМОН-технологія, координатно-чутливий детектор, мас-спектрометрія