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PROPRIETA' DOSIMETRICHE ED ELETTRICHE DELLA CORRENTE FOTOINDOTTA IN DIAMANTI SINTETICI CVD Cirrone G.A.P. (1,2) Bruzzi M. (3) Bucciolini M. (4), Cuttone.

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1 PROPRIETA' DOSIMETRICHE ED ELETTRICHE DELLA CORRENTE FOTOINDOTTA IN DIAMANTI SINTETICI CVD Cirrone G.A.P. (1,2) Bruzzi M. (3) Bucciolini M. (4), Cuttone G. (1), De Angelis C. (5), Mazzocchi S. (4), Onori S. (5), Pacilio M. (5), Raffaele L. (1,6), Rovelli A.(1), Sabini M.G. (1,2) (1) INFN-Laboratori Nazionali del Sud, Via S. Sofia 44, Catania (2) Diaprtimento di Fisica Università di Catania, Corso Italia 57, Catania (3) Dipartimento di Energetica, Università di Firenze (4) Dipartimento di Fisiopatologia Clinica Università di Firenze, Firenze (5) Istituto Superiore di Sanità, Roma (6) Policlinico Universitario, Università di Catania LXXXVI Congresso Nazionale SIF, Milano Settembre 2001

2 PROGETTO CANDIDO Caratterizzazione dosimetrica su fasci di diversa qualità di diamanti sintetici CVD commerciali e home made Laboratori Nazionali del Sud – INFN, Catania Dipartimento di Energetica e di Fisiopatologia Clinica, Università di Firenze Istituto Superiore di Sanità, Roma

3 Tessuto equivalenza: = 6 = 0.5 Alta sensibilità Basso costo di produzione Proprietà simili al diamante naturale Resistente al danneggiamento da radiazione Possibilità di controllo delle concentrazioni di difetti Piccole dimensioni Alta risoluzione spaziale

4 Una radiazione incidente su un materiale favorisce le transizioni tra stati in banda di valenza e stati in banda di conduzione A Laumento della conduttività si traduce in un aumento della corrente misurata quando al materiale è applicata una tensione di polarizzazione Aumento della conduttivita (Fotoconduttività indotta)

5 Elettroni da 20 MeV Fantoccio in PMMA Portacampione Campione CVD Portacampione in PMMA Polarizzazione Elettrometro Campioni irraggiati con fasci di elettroni da 20 MeV prodotti da acceleratore lineare LINAC del Dipartimento di Fisiopatologia Clinica dellUniversità di Firenze

6 Diamante Metallizzazione (Oro + Cromo, 20 m)

7 Andamento simmetrico col segno della tensione di polarizzazione Il tasso di crescita della corrente diminuisce fino a circa 300 V (0.45 V/ m) e poi tende ad una saturazione Questo è consistente con la saturazione della velocità dei portatori di carica Alto rapporto Segnale/Rumore S/N = 300 Durante lirraggiamento, la corrente raggiunge un valore stabile di 27.9 nA 0.1 nA (0.5%) Questo valore non è tuttavia raggiunto immediatamente ma con un tempo di salita di 3.4 s Corrente [nA]

8 Un semplice modello (Rose Fower 1966) applicabile nei casi di distribuzione omogenea di difetti mentre Si definisce fattore di guadagno nel nostro caso G = 0.4 Solo il 40% delle coppie prodotte raggiungono gli elettrodi raccolta

9 Ma è anche T r è il tempo di transito di un portatore tra due elettrodi Tempo di ricombinazione [s] Nostri dati1.8*10 -9 Diamante sintetico Canali C., *10 -9 Hoban P. et al. 1994,2.6*10 -9 Diamante naturale Planskoy B., *10 -9 Anche la lunghezza di raccolta è legata al tempo di vita medio

10 Metallizzazioni di nuovi campioni con una matrice 4x4 di elettrodi da 1mm 2 Il problema degli effetti della ionizzazione dellaria intorno al campione vengono risolti con una cameretta da vuoto Possibilità di effettuare profili di fascio per piccoli campi Misure puntuali di dose

11 Resistenza 10 13

12 La caratterizzazione preliminare ha dimostrato la possibilità di utilizzo del diamante sintetico come dosimetro on-line sfruttando il fenomeno della corrente fotoindotta, su fasci di Fotoni, Elettroni e Protoni La misura della corrente fotoindotta permette inoltre la determinazione di alcuni parametri fisici del materiale come il tempo di vita media dei portatori e la lunghezza di raccolta La stessa caratterizzazione è in corso su campioni di nuova generazione dotati di una matrice di elettrodi

13 Will I ever learn that there'll be no peace, that the war won't cease? When he Returns, Bob Dylan, 1979


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