Charakteristika polovodičových detektorů pro vesmírné aplikace

Abstract

Tato práce se zabývá charakterizací monolitického křemíkového detekčního čipu X-CHIP03, který je určený pro zobrazovací a dozimetrické aplikace v kosmickém prostředí. V práci je podrobně popsáno kosmické prostředí a jeho potenciální vlivy na člověka i elektroniku. Důraz je kladen zejména na vliv Slunce, jakožto hlavní faktor formující složení a vývoj kosmického záření v okolí Země. Následuje kapitola, která se věnuje interakcím ionizujícího záření s látkou. Mechanismy interakce jsou klíčem k pochopení detekční techniky i efektů, které má kosmické prostředí, skládající se zejména z vysokoenergetických nabitých částic, na jemu vystavené objekty. Práce dále navazuje kapitolou o polovodičových detektorech, o struktuře materiálů, ze kterých se skládají, o jejich druzích a charakteristikách, které definují jejich činnost. Zvláštní sekce této kapitoly je věnována mechanismu radiačnímu poškození. Experimentální část práce se týká testování detektoru X-CHIP03. V rámci ní bylo testováno několik důležitých charakteristik tohoto zařízení, jako například piedestály pixelů, odezva detektoru na fotony 55Fe a efekty proudu těžkých iontů na digitální část čipu.

This thesis focuses on characterization of a monolithic silicon detection chip X-CHIP03 dedicated to imaging and dosimetric applications in the space environment. Thus, in the first part of the thesis, space environment and its potential effects on people as well as electronic devices are discussed. The emphasis is put on the influence of the Sun as the main factor forming the near-Earth space radiation field. The following chapter describes interactions of the ionizing radiation with matter. Their mechanisms are key to the understanding of radiation detection techniques and effects of space radiation upon material, which consists mainly of high-energy charged particles, impinging on the exposed objects. This thesis continues with a chapter about semiconductor detectors, describing their working principles, a structure of materials they are made of, different detector types and characteristics that define their functionality. A special section of this chapter is dedicated to radiation damage. The experimental part of this thesis is concerned with X-CHIP03 testing. Several important characteristics such as pixel pedestals and response of the detector to the 55Fe photons were measured, including the single event effect study using heavy ion particle beams.