Метод ионно-лучевого распыления и создание новых детекторов ионизирующего излучения тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ имени П.Н. ЛЕБЕДЕВА

На правах рукописи УДК 539 1 074

НЕГОДАЕВ Михаил Александрович

МЕТОД ИОННО-ЛУЧЕВОГО РАСПЫЛЕНИЯ И СОЗДАНИЕ НОВЫХ ДЕТЕКТОРОВ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Специальность 01 04 01 - приборы и методы экспериментальной физики

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

--

Москва, 2008 г.

003444962

Работа выполнена в Физическом институте им. П Н Лебедева РАН,

Официальные оппоненты

доктор физико-математических наук, Г И Мерзон,

Физический институт им П Н Лебедева РАН, г Москва

доктор физико-математических наук, профессор Ю А Будагов,

Объединенный институт ядерных исследований, г Дубна

доктор физико-математических наук, А А Голубев

ФГУП ГНЦ РФ Институт Теоретической и Экспериментальной Физики им. А И Алиханова, г Москва

Ведущая организация НИИ ядерной физики имени Д В Скобельцына, МГУ имени М В Ломоносова (НИИЯФ МГУ)

Защита состоится « 22 » сентября 2008 года в 12 часов на заседании диссертационного совета № Д 002 023 02 при Физическом институте им. П Н Лебедева РАН по адресу. 119991, г Москва, Ленинский проспект, 53

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Физического института им П Н, Лебедева РАН

Автореферат разослан « » 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор физико-математических наук

Истомин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В настоящее время ионные пучки, интенсивно использовавшиеся в ускорителях ионов для исследований ядерных реакций, получили широкое применение во многих областях науки, в промышленности и медицине Тем самым обусловлено возрастание интереса к работам, открывающим возможности и перспективы их дальнейшего применения

Первая часть диссертации посвящена исследованиям, которые были проведены на установке ГЕЛИС за последние 20 лет с использованием метода ионно-лучевого распыления Работа проводилась совместно с различными отделами и отделениями ФИАН, физических центров России и мира ИОФАН, ИФХАН, НИИЯФ МГУ, НИИПФ, Институт проблем материаловедения Академии наук Украины, Институт физики плазмы (Варшава, Польша), CERN, DESY Эти исследования представляют большой интерес для управляемого термоядерного синтеза, изучения структуры твердого тела и его поверхности, получения новых материалов и их пленок Результаты этих исследований были использованы

• в создании эмиттеров из композиционных материалов с включениями эмиссионно-активной фазы,

• в выборе материалов для будущего реактора ITER,

• в получении тонких эпигаксиальных пленок ВТСП,

• в создании новых детекторов ионизирующего излучения, способных работать при больших загрузках в жестких радиационных условиях

Вторая часть диссертации посвящена исследованиям, связанным с созданием новых детекторов ионизирующего излучения микростриповых газовых камер (МСГК), способных работать при высоких загрузках в жестких радиационных условиях Необходимость в них была вызвана планируемыми в то время экспериментами по физике высоких энергий на коллайдерах HERA (DESY, Германия) и LHC (CERN, Швейцария) Описаны проблемы, возникавшие в процессе создания микростриповых газовых камер (МСГК), в которых использована новая для газовых детекторов технология микроэлектронного производства Описано появление газового электронного умножителя (другого представителя нового класса микроструктурных детекторов - МСД) Приведены результаты исследования рабочих характеристик этих микрострукгурных детекторов и возможность их

использования в экспериментах по физике высоких энергий на примере опыта их работы в эксперименте HERA-B (DESY, Гамбург, Германия) Приводятся данные исследований детектирующих свойств первых Российских CVD алмазов, показана перспектива использования CVD алмазов в экспериментах по физике высоких энергий, для регистрации СИ и рентгеновского излучения

Актуальность темы

Актуальность темы обусловлена, во-первых, уникальностью установки ГЕЛИС, оснащенной ионными источниками разных конструкций и обладающей возможностью проведения исследований с ионным пучком как в вакууме, так и в газовой среде - это позволяет использовать установку как для исследований в области фундаментальных наук, так и для решения прикладных задач Изучение новых материалов, модификация их поверхности и получение тонких пленок из них является важным и перспективным направлением по использованию метода ионно-лучевого распыления на установке ГЕЛИС

Во-вторых, важным и перспективным направлением является создание новых и совершенствование уже существующих детекторов ионизирующего излучения, способных работать при больших загрузках в жестких радиационных условиях. Необходимость в таких детекторах вызвана как будущей модернизацией экспериментов по физике высоких энергий на LHC, так и новыми планируемыми экспериментами на будущих установках XFEL и ILC

Задачами диссертационной работы являлись - создание многофункциональной электрофизической установки "ГЕЛИС" для решения как фундаментальных, так и прикладных задач в различных областях науки и техники,

- создание и исследование детекторов ионизирующего излучения, способных работать при больших загрузках в жестких радиационных условиях, в частности, в экспериментах по физике высоких энергий

Научная новизна

1 Разработана многоцелевая электрофизическая установка "ГЕЛИС" Установка позволяет осуществлять ионное распыление разнообразных мишеней для получения пленок новых материалов, имеющих практическое применение в различных областях науки и техники

2 Исследованы закономерности ионного распыления и вторичной ионно-электронной эмиссии новых композиционных материалов с включениями эмиссионно-активной фазы (ЭАФ), в качестве которой использовался ЬаВб или GdB6

3 Методом ионно-лучевого распыления на поверхности полевого эмиттера из композиционного материала, представляющего собой зерна алмаза, связанные графитоподобным углеродом, была сформирована острийная структура с необходимой для его работы проводимостью На полевой эмиттер и способ его изготовления был получен патент Российской Федерации

4 В рамках программы по ITER проведены исследования по захвату и накоплению изотопов водорода при переосаждении внешних по отношению к плазме материалов (графит и бериллий), получены оценки по накоплению трития при распылении этих материалов, которые могли бы быть использованы при создании вакуумной камеры будущего термоядерного реактора

5 Проведены исследования особенностей получения пленок ВТСП состава Y-Ba-Cu-0 IN SITU методом ионно-пучкового распыления при низких давлениях кислорода Были воспроизводимо получены монокристаллические пленки системы Y-Ba-Cu-О без последующего отжига с температурой перехода в сверхпроводящее состояние Tc(R=0)=89 К На способ и устройство для изготовления пленок и монокристаллов сверхпроводящих металлооксидных материалов был получен патент Российской Федерации

6 Отработана технология нанесения полупроводящих покрытий на диэлектрические подложки используемых при изготовлении детекторов ионизирующего излучения (МСГК) Показано, что для увеличения времени жизни детекторов эти покрытия необходимо наносить под микростриповые

электроды, а лучшим материалом для покрытий является высокоомное стекло с электронной проводимостью

7 Показано, что при толщине микростриповых электродов ~ 0 1 мкм и использовании в МСГК газовых смесей, содержащих в качестве основного компонента аргон (Аг) , одним из вероятных механизмов, способствующих старению МСГК, может быть механизм катодного распыления

8 Отработана технология изготовления и проведены исследования рабочих характеристик первых российских ГЭУ на отечественных полинмидных пленках

9 Показано, что ГЭУ совместно со структурой считывания может работать как микроструктурный детектор с газовым усилением ~ 103

10 Показано, что детекторы МСГК/ГЭУ способны работать в жестких радиационных условиях в экспериментах по физике высоких энергий, однако требуют сложного управления высоковольтным питанием

11 Изготовлен и исследован детектор для регистрации СИ из CVD алмаза с электродами из аморфного углерода, полученных бомбардировкой поверхности CVD алмаза ионами азота

Практическое значение

1 Созданная многоцелевая электрофизическая установка ГЕЛИС является одним из эффективных средств для модификации поверхности, распыления, и получения пленок различных материалов, которые представляют большой интерес как объекты физических исследований, а также пленок, имеющих приложение в различных областях науки и техники

2 Измерены коэффициенты катодного распыления и вторичной электронной эмиссии композиционных материалов с эмиссионно-активной фазой

3 Получены "in situ" монокристаллические пленки ВТСП системы Y-Ва-Си-0 с температурой перехода в сверхпроводящее состояние Tc(R=0)=89 К

4 Показано, что обработка ионным пучком полевого эмиттера электронов из композиционного материала, представляющего собой зерна алмаза, снижает порог эмиссии электронов

5 Проведен цикл исследований по захвату и накоплению изотопов водорода при переосаждении внешних по отношению к плазме материалов (графит, бериллий), которые могут быть использованы при создании вакуумной камеры термоядерного реактора ITER

6 Разработаны и исследованы МСГК с различными полупроводящими покрытиями подложек микростриповых электродов

7 Показано, что одним из механизмов, влияющих на время жизни МСГК, является катодное распыление микростриповых электродов детектора ионами рабочего газа

8 Разработаны, изготовлены и исследованы образцы ГЭУ на отечественных полиимидных пленках

9 Показано, что ГЭУ способен работать как детектор ионизирующего излучения с газовым усилением >103

10 МСГК/ГЭУ детекторы были использованы во внутреннем трекере эксперимента HERA-B (DESY, г Гамбург)

11 Изготовлен детектор для регистрации СИ с использованием CVD алмаза с электродами из аморфного углерода

Апробация работы

Основные результаты, изложенные в работе, докладывались на 1-ом Всесоюзном совещании по высокотемпературной сверхпроводимости (Харьков, 1988), на 2-й Всесоюзной конференции по высокотемпературной сверхпроводимости (Киев, 1989), на Межотраслевом научно-техническом семинаре «Современная технология получения материалов и элементов ВТСП микросхем» (Минск, 1990), на Х-й Всесоюзной конференции «Взаимодействие ионов с поверхностью» (Москва, 1991), на 8-й Всесоюзной конференции по росту кристаллов (Харьков, 1992), на 1-м Международном совещании по микростриповым камерам (Легнаро, Италия, 1994), на 3-м Международном совещании по микростриповым камерам (Лион, Франция, 1995), на 9-ом международном форуме по новым материалам С1МТЕС98, на конференции международного общества по оптической инженерии SPIE (1999), на 9-ой международной конференции по материалам для реактора термоядерного синтеза ICFRM9 (США, Колорадо Спрингс 1999), на 12-ом Международном симпозиуме «Тонкие пленки в электронике» (Харьков,

2001), на V-ом рабочем совещании по детекторам для передней области Международного линейного коллайдера (Германия, Цойтен, 2004)

Получены патенты

"Способ изготовления пленок и монокристаллов сверхпроводящих металлооксидных материалов и устройство для его осуществления" РФ № 2012104 Приоритет от 01 02 1991.

"Полевой эмиттер электронов и способ его изготовления (варианты)" РФ №2150154 Приоритет от 18 11 1998

Вклад автора

Автор диссертации внес значительный вклад в создание установки "ГЕЛИС" Под его руководством были организованы и проведены работы по использованию ионно-лучевого метода распыления, при его непосредственном участии проведены исследования, включенные в диссертацию Участие автора было определяющим в постановке целей и задач экспериментов, систематизации, анализе и интерпретации результатов

Предложенный автором данной работы проект по созданию и исследованию трековых газовых детекторов для экспериментов по физике высоких энергий (Development and investigation of tracking gas detectors for HEP experiments) был поддержан международным грантом INTAS-97-10656 Заявленный проект был успешно выполнен Результаты исследований по проекту были использованы при создании детекторов для экспериментов по физике высоких энергий HERA-B и COMPASS

Публикации. По результатам исследований, составляющих основу диссертации, опубликовано в виде статей, препринтов, докладов и тезисов более 40 работ из них более 10 в периодических изданиях входящих в список Высшей Аттестационной Комиссии РФ

На защиту выносятся следующие положения

1 Создание многоцелевой электрофизической установки "ГЕЛИС", которая позволяет осуществлять ионное распыление разнообразных мишеней

для получения пленок новых материалов, имеющих практическое применение в различных областях науки и техники

2 Исследование закономерностей ионного распыления и вторичной ионно-электронной эмиссии новых композиционных материалов с включениями эмиссионно-активной фазы (ЭАФ), в качестве которой использовался LaB6 или GdB6

3 Результаты обработки пучком ионов поверхности композиционного материала, представляющего собой зерна алмаза, связанные графитоподобным углеродом, которая позволяет сформировать на данном материале острийную структуру из алмазов, обеспечивая необходимую для полевого эмиттера проводимость и усиление поля на остриях

4 Исследования по захвату и накоплению изотопов водорода при переосаждении внешних по отношению к плазме материалов (графит и бериллий)

5 Разработка метода получения пленок ВТСП состава Y-Ba-Cu-0 IN SITU посредством ионно-лучевого распыления керамик при низких давлениях кислорода, а также результаты изучения характеристик полученных пленок

6 Разработка технологии нанесения полупроводящих покрытий на диэлектрические подложки используемых при изготовлении детекторов ионизирующего излучения (МСГК) методом ионно-лучевого распыления

7 Исследования по старению МСГК камер с полупроводящими покрытиями

8 Отработка технологии изготовления и исследования рабочих характеристик первых российских ГЭУ на отечественных полиимидных пленках толщиной от 40 до 100 мкм с различной толщиной электродов

9 Изготовление и исследование детектора из CVD алмаза для регистрации СИ с электродами из аморфного углерода

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из Введения, 6 глав основного текста и Заключения Она содержит 197 страниц, в том числе 101 рисунков, 8 таблиц, библиографический список из 172 наименований

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении сформулированы цели и задачи работы, кратко изложено содержание глав диссертации, приведены положения, выносимые на защиту В первой главе описана установка "ГЕЛИС", созданная в ЛЭВЭ ФИАН Установка "ГЕЛИС" представляет собой ускоритель ионов различных газов до энергии < 50 кэВ и включает в себя

• ионный источник (собственно ускоритель) с оборудованием, обеспечивающим его питание,

• систему фокусировки ионного пучка,

• вакуумную систему,

• диагностическую аппаратуру для измерения тока и энергии ионного пучка

Общий вид установки представлен на рис 1

Рис 1 Установка "ГЕЛИС" 1 - ионный источник (дуоплазматрон), 2 -электромагнитная лита; 3 - трехступенчатая камера дифференциальной откачки, 4 -измеритель тока пролетного типа, 5 - вспомогательный источник ионов, 6 - цилиндр Фарадея; 7 - камера экспонирования мишеней, 8 - устройство для калориметрического определения тока ионного пучка, 9 - электростатический анализатор, 10 - приемники анализируемых частиц; 11 - водоохлаждаемый держатель мишени, 12 - мишень, 13 -устройство подачи газа в вакуумную камеру; 14 • подложка; 15 - нагреватель подложек В установке "ГЕЛИС" в качестве ионного источника для получения непрерывного ионного пучка используется дуоплазматрон, который характеризуется малым разбросом энергий ионов, высокой газовой экономичностью (что очень важно при применении ценных газов) и относительно небольшой степенью модуляции ионного пучка

Ускоренный до заданной энергии пучок ионов из ионного источника вводится в камеру экспонирования мишеней сквозь блок диафрагм камеры

дифференциальной откачки вакуумной системы установки Диаметр отверстий диафрагм и расстояние между ними выбираются из условий требуемого перепада давления рабочего газа между камерой экспонирования мишеней и ионопроводом В качестве системы формирования ионного пучка используется фокусирующая короткая электромагнитная линза Такая система формирования пучка препятствует уходу из пучка медленных электронов, которые образуются в ионопроводе в результате ионизации остаточного газа, что позволяет использовать механизм газовой компенсации объемного заряда ионного пучка для достижения большей плотности ионного тока на мишень Наличие мощной трехступенчатой дифференциальной откачки вакуумной системы установки позволяет использовать для работы с пучком ионов как твердотельные, так и газообразные мишени

Для анализа распределения ускоренных частиц по энергиям в установке используется электростатический анализатор в виде плоского конденсатора с углом ввода частиц 45° Разрешение анализатора регулируется за счет изменения ширины щелей и может быть доведено до 5 * 103

Для измерения тока пучка установка оснащена различными устройствами, и в зависимости от требований конкретного физического эксперимента может использоваться как бесконтактный магнитомодуляционный измеритель тока, так и комбинированный измеритель тока, способный измерять ток ионного пучка как электрическим, так и калориметрическим методом Компоновка установки ГЕЛИС и ее параметры позволили провести на установке ряд экспериментальных работ по распылению, модификации поверхности и получению тонких пленок различных материалов

Во второй главе описаны исследования, проведенные на установке с использованием метода ионно-лучевого распыления, результаты которых были использованы в различных областях науки и технике, в том числе и при создании новых детекторов ионизирующего излучения

Развитие порошковой металлургии и появление композиционных материалов повлекло за собой активное изучение физических свойств этих материалов Особый интерес вызывали исследования по изучению закономерностей ионного распыления и вторичной ионно-электронной эмиссии перспективных электродных материалов - композитов на основе

меди с включениями эмиссионно-активной фазы (ЭАФ), в качестве которой использовался ЬаВ6 или ОсИЗб

На установке ГЕЛИС при работе с пучком ионов азота были проведены исследования зависимостей коэффициентов распыления и кинетической ионно-электронной эмиссии композиционных материалов от содержания в них эмиссионно-активной фазы Образцы из композиционных материалов на основе меди, содержащих включения ЬаВ6 или 0<ЗВ6, изготавливались методами порошковой металлургии в Институте проблем материаловедения Академии наук Украины Для сравнения проводились измерения и с беспористыми образцами из меди марки М1 и 1.аВс, полученными методом горячего прессования Измеренные значения коэффициентов распыления и кинетической ионно-электронной эмиссии для беспористых образцов меди и гексаборида лантана позволили оценить величины этих коэффициентов для композиционных материалов с различным содержанием ЬаВ6 и сравнить их с экспериментальными данными

Было показано, что наличие включений ЬаВ6 или 0(Ш6 в меди обеспечивает повышение коэффициента стойкости к ионной бомбардировке и ионно-электронной эмиссии композиционного материала. Сравнение данных оценок по формулам и полученных экспериментально, показало их удовлетворительное согласие Исследования поверхности распыляемых мишеней показали, что при облучении литой меди выявляется ее блочная структура, что вызвано преимущественным распылением крупных зерен, менее стойких к ионной бомбардировке При облучении образцов из горячепрессованного ЬаВб распыление его поверхности было значительно более равномерным Бомбардировка же композиционных материалов всегда сопровождалась образованием так называемых конусов Причем если на медных образцах они сравнительно малы (< 10 мкм) и расположены фрагментарно (рис 2 а), то на образцах с включениями ЭАФ они наблюдаются на всей облученной поверхности и достигают 40 мкм в длину (рис 2 б, г) При этом торцы практически всех наблюдаемых конусов состоят из соответствующих боридов Наличие в материалах включений ЭАФ, обладающих существенно меньшим коэффициентом распыления, чем медь, очевидно, стимулирует образование конусов за счет более интенсивного

распыления окружающей их меди. В результате этого на вершинах конусов оказываются частицы боридов.

а б в г

Рис. 2. Рабочие поверхности композиционных материалов на основе меди после ионного облучения; а - Си (900*); 6, в - Си - 1.аВ,„ г - Си -СыШ6 (МП)*). Контраст сформирован вторичными электронами (а, б, г) и рентгеновским излучением Ьа 1м (в). Стрелкой указан (¡¡Ш^ (г).

Очень перспективным материалом для изготовления катодов является алмаз. Известно, что алмаз обладает отрицательным сродством к электрону, что делает его подходящим для использования в качестве катода полевой эмиссии. Материалы с низким порогом полевой эмиссии могут быть использованы в качестве эффективных катодов в различных электронных устройствах. Известны материалы на основе алмаза, у которых эмиссия происходит при низких напряженностях электрического поля, в частности, поликристаплические алмазные пленки, синтезированные методом осаждения из газовой фазы. Однако алмазные пленки высокого качества являются изолятором, в то время как эффективный алмазный эмиттер должен обладать достаточной электропроводностью.

На установке ГЕЛИС были проведены работы по созданию эмиттера из композиционного материала, представляющего собой зерна алмаза, связанные графитоподобным углеродом, полученным за счет термического разложения углеводородов. Обработка пучком ионов поверхности такого композиционного материала позволяет сформировать на ней острийную структуру из алмазов, поверхность которых под действием облучения ионным пучком аморфизируется на глубину пробега ионов, обеспечивая необходимую для эмиттера проводимость.

Исследования показали, что до обработки ионным пучком порог эмиссии электронов эмиттера при плотности тока эмиссии 10 мкА/см2 составляет 18

В/мкм, а после бомбардировки ионами азота, формирующей острийную структуру на поверхности полевого эмиттера, эта величина уменьшается до 6 В/мкм.

Результаты исследований эмиссионных свойств позволили заявить о создании композиционного материала с однородными эмиссионными свойствами по поверхности и возможности изготовления планарных полевых эмиттеров электронов большой площади.

Метод ионно-лучевого распыления может быть использован для получения пленок различных материалов, причем пленки, полученные методом ионно-лучевого распыления, чище пленок, получаемых другими методами напыления. Состав пленок, полученных при распылении многокомпонентных мишеней, не отличается (или незначительно отличается) от состава распыляемой мишени. В то же время возможен процесс селективного или преимущественного, распыления компонент.

На установке ГЕЛИС нанесение тонких пленок можно осуществлять при различных условиях конденсации вещества на подложке. Это позволило при осаждении пленок в атмосфере кислорода получить in situ высокотекстурированные пленки ВТСП состава YBCO. На метод и устройство получения пленок ВТСП был получен патент.

Пленки ВТСП, полученные этим методом, обладают повышенной плотностью (отсутствие микропор) и химической однородностью. На пленках, полученных этим способом, методом обычной фотолитографии были изготовлены элементы балометра (рис. 3) длиной свыше 1500 мкм и шириной 2 мкм, причем сверхпроводящие параметры пленки не изменились ни сразу после травления, ни спустя 8 месяцев.

Рис. 3. Фотография элемента балометра изготовленного на пленке YBCO.

В рамках программы по созданию Международного Экспериментального Термоядерного Реактора (ITER) на установке ГЭЛИС совместно с Институтом Физической Химии был проведен цикл исследований по захвату и накоплению изотопов водорода при переосаждешш внешних по отношению к плазме материалов, которые будут использованы при создании вакуумной камеры термоядерного реактора Совместное осаждение изотопов водорода с внешними к плазме материалами представляет важную проблему безопасности для нового поколения термоядерных реакторов От количества эрозионного материала и трития, удерживаемого в нем, будет зависеть суммарный запас трития в реакторе

Графит и бериллий являются перспективными конструкционными материалами ITER Поэтому изменения свойств совместно осаждаемых пленок этих материалов за время работы реактора, так же как и поведение удержания изотопов водорода в них, представляет огромный интерес Бериллий имеет очень сильное сродство к кислороду, поэтому определенное количество ВеО будет всегда присутствовать в совместно осажденных пленках На установке ГЕЛИС изучались процессы накопления дейтерия в графите и совместного осаждения дейтерия с оксидом бериллия при повышенных температурах Образцы графита нагретые до температуры 1400 К подвергались бомбардировке ионами D2+ с энергией 16 кэВ, флюенс составил 8x102OD/cm2 (ионный поток на образец составлял 6x1016 D/cm2cck, остаточное давление дейтерия в камере 0 004 Ра) Для определения содержания дейтерия в образцах использовался метод термодесорбционного спектроскопического анализа (ТДС).

Эксперименты по изучению накопления дейтерия в графите позволили оценить содержание трития в графитовых материалах будущего реактора ITER, которое может достигать 380 г на тону графита

Для осаждения пленок ВеО на установке «ГЕЛИС» использовалась мишень из Be, полученная горячим прессованием Перепыляемый на нагреваемую подложку из вольфрама бериллий вступал в реакцию с остаточным кислородом, образуя пленку из окиси бериллия Распыление мишени могло осуществляться как в вакууме, так и в атмосфере дейтерия На подложку в процессе осаждения бериллия, подавался отрицательный по отношению к потенциалу мишени потенциал смещения При этом

поверхность растущей пленки подвергалась бомбардировке ионами дейтерия, которые образуются на пути пучка в камере в результате процессов ионизации Максимальная энергия всех положительных ионов, бомбардирующих поверхность растущей пленки, определяется потенциалом подложки Относительно высокое содержание дейтерия в полученных пленках ВеО (около 0,2 для отношения Б/ВсО) было обнаружено даже при температуре подложки 800К

Были проведены исследования пленок, полученных на установке ГЕЛИС при распылении смешанной мишени Ве/С. Как показали исследования этих пленок, совместное осаждение атомов бериллия и углерода на подложку, находящуюся при температуре 600К в вакууме 10"4 Ра, ведет к росту кристаллитов оксида бериллия, встроенных в аморфную углеродную матрицу Из этого следует, что в расчетах по накоплению трития в камере реактора необходимо учитывать захват трития в процессе осаждения смешанных Ве-С-О пленок Если для удаления трития из внутриреакторной поверхности будет выбрана процедура обработки поверхности нагревом на воздухе, то после того, как углерод из смеси осадка будет выветрен, на поверхности может образоваться ВеО пыль, которая может содержать до 20 ат % водородных изотопов

В третьей главе описаны принципы работы МСГК - первого представителя нового класса микроструктурных детекторов (МСД), способных работать при больших загрузках Описаны проблемы, связанные с деградацией рабочих характеристик детектора, и методы их решений

В 1988 т А Оэдом был создан позиционно-чувствительный детектор (рис 4) с микростриповым (МС) анодом, который впоследствии (в 1993 г) стал называться микростриповой газовой камерой (МСГК)

Рис 4. Микростриповая газовая камера, 1988 г

Использование MC-анода позволило реализовать газовый детектор с расстояниями между анодами, меньшими, чем в обычных МППК

К МСГК как к прибору с высокой эффективностью при больших загрузках и высокой позиционной точностью был проявлен повышенный интерес, поскольку он соответствовал требованиям, которые предъявляли к позиционно-чувствительным детекторам будущие эксперименты на LHC (CERN)

В настоящий момент МСГК относят к новому классу микроструктурных детекторов (МСД) Этот класс газовых позиционно-чувствительных детекторов появился в результате использования для их создания микроэлектронных технологий К таким приборам, кроме МСГК, относят газовые электронные умножители (ГЭУ), микрозазорные детекторы, микросеточные газовые детекторы и др Основной их особенностью является разделение области дрейфа электронов первичной ионизации и области газового усиления при расстоянии между электродами в усилительной ячейке 10-100 мкм Электроды усилительной ячейки изготавливаются методами литографии и располагаются обычно на диэлектрической подложке

Большинство научных коллективов, занимающихся разработкой и исследованием МСГК, в 1992 г объединились в сотрудничество R&D 28 Целью исследований, проводимых членами этого сотрудничества, было выяснение возможностей использования МСГК в экспериментах на LHC Исследования, проведенные в рамках сотрудничества R&D 28, показали следующие рабочие характеристики МСГК

• пропорциональное усиление, больше чем 104,

• позиционная точность для рентгеновских лучей и перпендикулярно прошедших минимально ионизирующих частиц порядка 30 мкм RMS,

• быстродействие выше 106 (1/ мм * сек),

• энергетическое разрешение (10 7 % FWHM для рентгеновских лучей с энергией 5 9 кэВ)

Однако сразу же с появлением МСГК исследователи столкнулись с проблемой стабильности их работы постепенное изменение коэффициента газового усиления из-за эффектов, связанных с поляризацией подложки и накоплением заряда на ней, а также постоянным (долговременным) его ухудшением ("старением") при длительном облучении

Необходимое для стабильной работы МСГК поверхностное сопротивление подложки можно получить покрывая недорогую стеклянную пластину тонкой полупроводящей пленкой, причем эту пленку можно наносить на диэлектрическую подложку как до процесса металлизации и изготовления структуры микростриповых электродов (подложки, приготовленные таким способом, называют "under-coated"), так и поверх микростриповых электродов рис 5 (МС-пластины с покрытием поверх структуры микрострипов называют "пассивированными", или "over-coated") Метод "пассивирования" привлекал своей простотой покрытия наносятся на завершающей стадии изготовления МС-пластины, при этом исключаются проблема адгезии металла к этим покрытиям и повышенные требования к качеству их поверхности

Лрейфовый

электрод ^^____

Полупроводящий Газовый

{реэистивиый} слой объем

Рис. 5 МСГК с пассивацией топкой полупроводящей пленкой

Ясно, что рабочие характеристики МСГК, изготовленных на подложках с полупроводящими покрытиями, сильно зависят от материала пленки и метода ее нанесения Подбор материала для полупроводящих покрытий диэлектрических подложек МСГК, выбор метода их нанесения, разработка технологии изготовления МСГК с полупроводящими покрытиями и исследование их рабочих характеристик были предметом исследований, проводимых автором диссертации в ФИАНе совместно с НИИЯФ МГУ и предприятиями электронной промышленности

Для изготовления тонких резистивных покрытий диэлектрических подложек МСГК представляют интерес материалы обладающие высокой радиационной стойкостью и электронной проводимостью с удельным сопротивлением р = 109 - 1012 Ом*см В качестве таких покрытий на диэлектрические подложки (сапфир, кварцевое стекло, стекла фирмы ЭЕБАО - Э-263 и АР-45), используя различные способы плазменной технологии 18

напыления (нонно-лучевое распыление, ВЧ распыление, плазмохимнческий), напыляли тонкие пленки аморфного углерода (а-С), кремния (a-Si), высокоомных электронных стскол

Для приготовления полупроводящих покрытий диэлектрических подложек МСГК на установке ГЕЛИС исследовалась возможность приготовления полупроводящих полимерных пленок методом облучения исходного полимера-диэлектрика пучком ионов Не с энергией до 50 кэВ Известно, что облучение несопряженных полимеров ионными пучками с энергией 10-103 кэВ приводит к огромному (до 20 порядков) увеличению их электропроводности При этом удельное сопротивление сильно зависит от дозы облучения Например, десятикратное увеличение дозы приводит к росту электропроводности более чем на 7 порядков Поскольку для МСГК подходят подложки с достаточно высоким удельным сопротивлением, незначительно отличающимся от сопротивления исходного диэлектрика, необходимо использовать ионы с малой ионизирующей способностью Такие ионы обладают большим пробегом, что также желательно для подложек МСГК, поскольку при этом увеличивается толщина полупроводящего слоя Поэтому были выбраны ионы гелия с энергией около 25 кэВ, имеющие пробег в полимерных материалах ~1мкм Применение этого метода позволяет сравнительно быстро приготовить полупроводящие полимерные подложки, причем поверхностное сопротивление легко регулируется дозой облучения

Как было показано выше, метод ионно-лучевого распыления обладает рядом существенных преимуществ по сравнению с другими методами при изготовлении различных покрытий, поэтому напыление пленок аморфного углерода, кремния, высокоомных электронных стекол на различные диэлектрические подложки МСГК проводилось методом ионно-лучевого распыления на установке ГЕЛИС Исследования рабочих характеристик МСГК с этими покрытиями показали, что камеры, изготовленные на подложках со слоями модифицированного ионным пучком полиимида (Rs~ 10 - - Ю13 Ом/квадрат) толщиной 1 мкм, имели значительный шум в области энергий 15 - - 2 0 кэВ Качественно это можно объяснить появлением свободного графита, преобладающего в полимерной матрице и увеличивающего ток утечки в высоких электрических полях

Нестабильность в работе показали и детекторы с покрытиями из углерода и кремния Удельное сопротивление этих материалов довольно сильно зависит от напряженности электрического поля (рис 6)

о

о

о а-Б! Н

о

°о

\ ь

10* и^

Б (В/см)

Рис. 6. Зависимость р,фф пленки а-5« от напряженности электрического поля.

Рис. 7. Спектр от радиоактивного источника Ре", измеренный МСГК пассивированной пленкой стекла с электронной проводимостью

Наилучшие рабочие характеристики (рис 7) показали МСГК с покрытием из стекла с электронной проводимостью Удельное сопротивление (р0 = Ю9 -Ю10 Ом*см) этого многокомпонентного силикатного стекла, изготовленного АО НПЦ НИИ электровакуумного стекла, определяется прыжковой

проводимостью поляронов малого радиуса между состояниями с различной валентностью ионов переходных металлов (ванадий, железо) Газовое усиление такого детектора с шагом стрипов 200 мкм достигало 5000, а для детектора с шагом 1 мм 30000 при стабильной работе (рис 8)

V. ,,(В)

Рис 8. Зависимость коэффициента газового усиления М от напряжения UÜ.K для МСГК с покрытием из стекла с электронной проводимостью (А - шаг = 200 мкм, В -шаг = 1000 мкм).

Исследования предельной загрузки МСГК с полупроводящими покрытиями и изменение их рабочих характеристик при длительной работе показали, что МСГК с микростриповыми структурами из хрома толщиной 0 1

- 0 15 мкм, изготовленными на подложках из кварцевого стекла и покрытыми пленкой электронного стекла с р s 10ш Ом/см (состав 1) и толщиной 0 1 -0 5 мкм, имеют удовлетворительные рабочие параметры (энергетическое разрешение около 15% при 6 кэВ, хорошую линейность в интервале энергий 5

- 25 кэВ и стабильное значение коэффициента газового усиления вплоть до загрузок 2*105 фотонов/мм2 * сек) Однако при загрузках ~ 105 фотонов /мм2 * сек эти детекторы показали очень малое время жизни (<1 мК/см) На рис 9 приведена фотография участка чувствительной области МСГК, которая была подвержена воздействию радиации в тестовых испытаниях Видно, что ухудшение рабочих характеристик детектора вызвано разрушением микростриповых электродов и тонкой полупроводящей пленки над ними

Рис. 9. Область МС-пластины, подвергавшаяся воздействию излучения при длительной работе МСГК. (Светлые участки - микростриповые электроды: в цетре -участок анода, вверху и внизу -участки катодов.)

Старение МСГК связывалось, в первую очередь, с рождением в лавинах полимерных соединений, которые, застревая в электродах и изоляторе между стрипами, приводят к увеличению тока утечки и пробоям, приводящим к разрушению структур МСГК. Исследования по старению МСГК под действием радиации проводились различными группами с использованием МСГК, изготовленных на подложках из различных материалов и в различных рабочих условиях. Исследования показали, что тщательный отбор рабочего газа и материалов, используемых при изготовлении МСГК, значительно увеличивает время работы детектора в высокорадиационных условиях. При этом наряду с чистотой газовой системы доминирующими факторами в скорости старения являются материал подложки и металл, используемый для стрипов. Автором диссертации было выдвинуто предположение, что одним из механизмов, который может оказывать влияние на длительность работы МСГК, является бомбардировка катодных стрипов ионами рабочего газа, образующихся в лавине в процессе газового усиления. Энерг ия ионов рабочего газа бомбардирующих края катодов МСГК может достигать десятков электронвольт и превышать пороговую энергию распыления материала стрипов. Стойкость микростриповой структуры электродов с шагом 200 мкм к бомбардировке медленными ионами Аг исследовалась на установке ГЕЛИС. На установке удалось смоделировать условия, при которых средняя энергия, приобретаемая в процессе дрейфа ионов, образованных в рабочем газе (Аг) при ионизации его пучком, близка к 22

средней энергии ионов, образованных в рабочем газе МСГК в процессе газового усиления (рис. 10).

Рис. 10. Схема работы установки "ГЕЛИС" при изучении влияния бомбардировки медленными ионами катодов МСГК: I - пучок ионов Ne*; 2 - Аиафрагма камеры дифференциальной откачки диаметром 3 мм; 3 - пластина МСГК; 4 - медленные ионы Аг+; 5 - катодные стрипы; 6 - аноды.

На рис. 11 приведена фотография катода микростриповой структуры, на который собирались ионы Аг после того, как полный собранный заряд Q на единицу длины стрипа (1 см) составил 30 мКл.

Рис. И. Распыленный участок катода (1), на который подавался потенциал (темные участки на фотографии - металл). Аноды (2) находились под плавающим потенциалом.

Как видно по фотографии, дефекты, вызванные бомбардировкой катодов ионами аргона, проявляются в виде рваных краев катодных стрипов и их частичного распыления. На основании этих работ был сделан вывод, что при длительной работе МСГК с электродами толщиной —0,1 мкм и газовыми смесями, содержащими в качестве основного компонента аргон, одним из механизмов, способствующих разрушению стрипов МСГК, является механизм катодного распыления. В результате распыления катодов по их кромке образуются острия, которые могут стать причиной газового пробоя в

промежутке катод—анод микростриповой структуры и выхода МСГК из строя.

Проблема пробоев в МСГК, с которыми столкнулись при работе на пучке, ставила под сомнение возможность использования этих детекторов в качестве трековых приборов в экспериментах по физике высоких энергий, таких как, например, CMS и COMPASS в CERNe, HERA-B в DESY.

Для сохранения величины коэффициента газового усиления при уменьшении величины рабочего напряжения на электродах МСГК Ф. Саули предложил включить в газовый объем МСГК (между дрейфовым электродом и MC-пластиной) дополнительный элемент - газовый электронный умножитель (ГЭУ) (рис.12). При подаче разности потенциалов на электроды ГЭУ, каждое отверстие в нем работает как независимый пропорциональный счетчик.

Рис. 12. Фотография участка ГЭУ.

В ФИАНе совместно с НИИ прикладной физики была разработана технология изготовления отечественных ГЭУ. Для изготовления ГЭУ в качестве гибкого основания была выбрана отечественная полиимидная пленка марки ПИ. Первые образцы ГЭУ изготовленные в России, имели габаритные размеры 90*90 мм2, где на площади 60*40 мм2 были выполнены отверстия диаметром 100-140 мкм и с расстоянием между отверстиями 200 мкм. Отверстия имели круглую форму и были расположены рядами в шахматном порядке. Расстояния между рядами 100 мкм, общее количество отверстий 60000 (рис.13).

Исследования работы ГЭУ совместно с МСГК проводились как при работе с радиоактивными источниками ( 55Fe , ")6Ru ), так и на тестовом пучке релятивистских электронов в DESY. Вклеенный в газовый объем микростриповой камеры, которая исследовалась в качестве прототипа для переднего протонного спектрометра эксперимента HI в DESY, ГЭУ позволил получить 2-3 кратное увеличение сигнала, снимаемого с одного стрипа МСГК. Дальнейшие исследования рабочих характеристик ГЭУ разной геометрии показали, что можно изготовить ГЭУ с газовым усилением > 103 и, следовательно, ГЭУ может работать не только как дополнительный элемент к микростриповой камере, но и сам, совместно со структурой считывания является таким же микроструктурным детектором, как и МСГК, и может быть использован в качестве позиционно-чувствительного детектора в экспериментах по физике высоких энергий. Исследования МСГК, проводимые на установке ГЕЛИС в рамках R&D 28, изучение рабочих характеристик первых российских ГЭУ и опыт их использования совместно с МСГК, позволили автору предложить проект по созданию и исследованию трековых газовых детекторов для экспериментов по физике высоких энергий. Проект был поддержан международным грантом INTAS-97-10656 и был успешно выполнен. Результаты исследований по проекту были использованы

при создании детекторов для экспериментов по физике высоких энергий HERA-В и COMPASS

В четвертой главе описан накопленный опыт по созданию МСГКУГЭУ детекторов для внутреннего трекера в эксперименте HERA-B (DESY, Германия)

HERA-B - эксперимент с фиксированной мишенью был предложен с целью изучения нарушения CP инвариантности в B-системах В-мезоны рождались в результате взаимодействия протонов с энергией 920 ГэВ/с с ядрами ряда проволочных мишеней, которые вставляются в гало протонного пучка коллайдера HERA, за мишенным узлом располагался магнитный спектрометр Эксперимент начал набор данных весной 2000 г

Поскольку сечение рождения В-мезонов очень мало, то для того чтобы получить приемлемую частоту рождения В-мезонов, эксперимент планировал вести набор данных при частоте взаимодействий 40 МГц Поэтому возникла необходимость изготовить детекторы, которые могли бы эффективно работать при таких больших загрузках и высоком уровне радиации

Чтобы справиться с регистрацией такого высокого потока заряженных частиц, основная трековая система эксперимента была разделена на две части с разными скоростями счета внутренний трекер (ITR) вблизи пучковой трубы и внешний трекер (OTR), состоящий из дрейфовых камер сотовой структуры Внешние размеры чувствительной области внутреннего трекера определялись требованием к однородности загрузки регистрирующих каналов внешнего трекера, которая не должна была быть выше критического значения 20% Область высокой интенсивности было предложено покрыть четырьмя детекторами на основе МСГК с размерами 25x25 см2, которые должны были быть изготовлены промышленным способом

Полная 1TR система HERA-B потребовала изготовления 46 детекторных плоскостей, каждая из которых состояла из четырех камер Каждая из 184 камер имела 752 анодных стрипа, которые и определяли полное количество считываемых электроникой каналов - в целом около 140000 Этот основной дизайн за время работ по созданию системы не менялся, хотя технология изготовления детекторов несколько раз претерпевала изменения в соответствии с результатами и рекомендациями R&D Особенно большие изменения в конструкцию камер были внесены после результатов тестов на

адронном пучке, когда были обнаружены проблемы с пробоями в MCI К и было принято решение включить ГЭУ в объем МСГК

Однако МСГК-ГЭУ технология оказалась также уязвимой Появились проблемы с газовыми пробоями в ГЭУ, которые приводили к выходу как самого ГЭУ, так и к разрушению электродов МСГК Появились проблемы «старения» из-за следов органических примссси в газовой смеси, которые очень трудно устранить при производстве большой серии и длительной работе камер В качестве рабочего газа для МСГК CERN рекомендовал газовую смесь Ar-DME, поэтому она первоначально предполагалась как рабочая газовая смесь для внутреннего трекера HERA-B Но при работе на тестовом пучке и при дополнительных тестах по облучению ренисновскимн лучами больших по площади участков МСГК эта смесь приводила к быстрому старению камер В результате дополнительных исследований в качестве рабочей смеси для МСГК-ГЭУ камер на эксперименте HERA-B была выбрана газовая смесь Аг-СОг

В пятой главе описана работа МСГК-ГЭУ детекторов в условиях эксперимента, а также работы по модернизации системы внутреннего трекера HERA-В выполненные в период остановки коллайдера HERA в 2001 г

В период с июля 1999 г по май 2000 г 150 камер были установлены и задействованы в эксперименте HERA-B Первые несколько месяцев 2000 года в основном были посвящены вводу детектора в эксплуатацию Камеры участвовали в наборе данных, полученных на эксперименте с апреля по 26 августа 2000 г (плановой остановки набора данных) Пятьдесят шесть камер проработали максимальное время - 1100 часов В течение последних двух месяцев 90% установленных камер участвовало в наборе физических данных без больших проблем

Частота взаимодействий пучка с мишенью в этот период изменялась от 3 до 40 MHz Большинство данных было получено при частоте 5 MHz Период окончания набора данных был довольно спокойным, однако вначале, т с сразу же после установки и включения детектора было обнаружено, что

• в четырех камерах сопротивление между электродами ГЭУ упало на несколько порядков и фактически закоротило электроды,

• 43% камер МСГК имею г короткое замыкание между анодом и катодом

Эти проблемы появились практически сразу и, возможно, были вызваны производственными дефектами.

о

О 2.5 5 1.5 10 12.5 15 17.5 20 2!.!

а\. гр.чк ми [ Дау" }

Рис. 14. Количество камер как функция средней величины разрядов в пих.В большинстве камер среднее число разрядов меньше 2 разрядов в день при средней интенсивности на мишени 5 МГц.

Разряды в ГЭУ устранить полностью не удалось, но частота их была мала, порядка одного разряда в день (см. рис. 14). Работа камер в эксперименте показала, что частота разрядов увеличивается экспоненциально от 1 до 5 в день при изменении напряжения на электродах ГЭУ от 400 В до 450 В. Это продемонстрировано на рис. 15 (камеры с необычно высокой частотой разрядов были исключены из рассмотрения). Как и предполагалось, частота разрядов увеличивается при увеличении интенсивности пучка.

Рис. 15. Частота разрядов в зависимости от напряжения на ГЭУ (усредненное по всем камерам в которых количество разрядов в день было не больше 6. Ошибка включает систематическую неопределенность.

5ЫЩ 1мм»с&>п г »и

1

Г,. 1.1. г |, || II | li.il II |||,|ч1.мПп н

41' 120 42.« 430 415 440 445 4<0 Ш1 Уо!1а|* [VI

При нормальных условиях побочные разряды не нарушали рабочих характеристик детектора, хотя в нескольких камерах и привели к короткому 28

замыканию между электродами ГЭУ в результате появления углерода на поверхности полиимидной пленки в канале отверстия В некоторых случаях, короткое замыкание ГЭУ удавалось устранить, используя короткий импульс тока, который испаряет медь около поврежденного отверстия Когда устранить короткое замыкание у ГЭУ было нельзя, камера считалась потерянной

Проверка камер во время длительной остановки ускорителя HERA для повышения светимости показала, что некоторые замыкания связаны с электродами, которые имели производственные дефекты Вероятность появления пробоев на этих анодах выше, чем на анодах без дефектов. Чтобы избежать этих проблем, такие электроды во время работ по модернизации были отсоединены от земли Уменьшением эффективности камер в результате отключения дефектных анодов можно было пренебречь

Как показал опыт работы с МСГК-ГЭУ системой внутреннего трекера HERA-B большинство проблем в камерах было вызвано в основном пробоями, которые проявились сразу после включения, и которые можно избежать посредством следующих мероприятий

• проверка работы детектора при повышенном напряжении в течение нескольких дней перед установкой,

• тщательная тренировка камер в пучке в условиях эксперимента перед тем, как подавать полное напряжение,

• контроль напряжения и мониторирование токов, регистрация пробоев,

• использование согласованного поднятия напряжения на различных камерах,

• отключение камер при нестабильной работе пучка

В период набора данных 2000 года была отработана процедура тренировки камер, которая значительно улучшила надежность детектора Напряжение поднималось медленно в 10 этапов за период 2- -4 недели (400 часов пучкового времени), в зависимости от поведения камер Система контроля, основанная на микропроцессоре установленного в корпус электронного блока, который осуществлял управление напряжениями камеры, была оптимизирована Эта система непрерывно отслеживала напряжение на ГЭУ, токи дрейфового электрода и катодов Когда появлялись пробои, напряжение уменьшалось, что позволяло избегать последовательных

разрядов После небольшого перерыва напряжение автоматически поднималось снова Таким образом, осуществлялось непрерывное управление и слежение за всеми камерами системы На камерах, которые были подвергнуты предварительной тренировке, проблем с пробоями было существенно меньше

Несмотря на трудности, возникшие в начале набора данных, можно утверждать, что в период набора данных 2000 г система внутреннего трекера HERA-B в целом проработала успешно и показала надежность в работе с радиационным излучением, содержащим сильно ионизирующие частицы (более 1000 часов на камеру) Было установлено, что за год работы в условиях эксперимента внутренний трекер HERA-B в результате неизбежных пробоев будет терять не более 1% каналов, что камеры требуют тщательной и осторожной высоковольтной тренировки, заключающейся в постепенном увеличении рабочего напряжения на катодах МСГК и ГЭУ, газовое усиление камер сильно различается, а триггерного сигнала нет из-за сильного шума ( ~ 5000 е")

В период большой остановки эксперимента в 2001 г все модули были извлечены и перевезены в тестовую зону DESY для работ по модернизации и ремонту Основная цель этих работ состояла в замене вышедших из строя камер на новые

Как отмечалось выше, одной из проблем в работе ITR был довольно высокий уровень шумов Поэтому было принято решение произвести сборку модулей по новой схеме заземления, с улучшенной экранировкой камер от высокочастотных радиопомех

Все работы по модернизации были проведены в соответствии с намеченным графиком, и все модули ITR были вновь установлены в спектрометр HERA-B в конце 2001 г

После работ по улучшению экранировки МСГК-ГЭУ детекторы показали удовлетворительные шумовые характеристики со средним значением уровня шума 2500 е- (что хорошо согласуется с расчетным значением, полученным по известным значениям емкости стрипа и входного сопротивления усилителя) При пороге 5000 электронов, который в два раза выше среднего уровня шума, средняя величина множественности составила 2 6 (достаточно большое значение множественности вызвано большой величиной поперечной

диффузии электронов в газовой смеси Аг-С02) Пространственное разрешение детекторов было лучше 110 мкм

На основе полученного опыта работы с детекторами МСГК-ГЭУ внутреннего трекера HERA-B был сделан вывод, что в экспериментах по физике высоких энергий с использованием интенсивных пучков и в жестких радиационных условиях применение МСГК возможно, но проблематично Созданная на основе МСГК-ГЭУ система внутреннего трекера HERA-B оказалась достаточно хрупкой, дорогой и требующей сложного управления высоковольтным питанием В то же время весьма перспективным представляется использование микроструктурного детектора ГЭУ, который появился в процессе создания детекторов для внутреннего трекера эксперимента HERA-B В настоящий момент детекторы с тремя ступенями газового усиления на основе ГЭУ размером 31x31 см2 успешно работают в эксперименте COMPASS (CERN)

В шестой главе описаны работы по исследованию детектирующих свойств первых российских CVD алмазов и возможности их использования для регистрации синхротронного излучения и в экспериментах по физике высоких энергий

В современных экспериментах на ускорителях наряду с газовыми детекторами широко применяются и твердотельные детекторы, которые используются в первую очередь как вершинные детекторы для прецизионной реконструкции точки взаимодействия по трекам зарегистрированных частиц В настоящее время для создания вершинных детекторов используются микростриповые или пиксельные кремниевые детекторы, однако их использование становится проблематичным при длительной работе эксперимента, когда радиационные условия становятся выше радиационного допуска стандартной кремниевой технологии (> 1015 частиц на см2) Этим обстоятельством вызван в последнее время интерес к таким полупроводниковым материалам как GaAs и алмаз

Первые алмазные детекторы ядерных частиц были протестированы в 1940-х годах, но поскольку разброс детектирующих свойств алмаза от образца к образцу сильно менялся, а размер натуральных алмазов мал, то их использование в этих целях оказалось затруднительным, и вскоре алмаз был

вытеснен более доступным и дешевым кремнием Появление алмазных поликристаллических пленок толщиной до 1 мм, выращенных посредством CVD (chemical vapour deposition) процесса, вызвало бурный интерес к исследованиям детекторов, изготовленных из этого материала Пластина поликристаллического CVD алмаза, которую можно было бы использовать в качестве детектора, может достигать в поперечнике 8 дюймов, и цена такой пластины вполне доступна

В работах, которые появились в начале 90-х годов, были описаны два типа детекторов заряженных частиц (diamond-tungsten sampling calorimeter и diamond microstrip detector), которые были изготовлены из высококачественных синтетических CVD алмазов, и которые успешно работали на электронном пучке с энергией 0 5-5 ГэВ Энергетическое разрешение алмазного калориметра оказалось таким же, как и у идентичного по конструкции калориметра из кремния, что подтвердило возможность использования CVD алмаза в качестве материала для детектора заряженных частиц, а полученное первым алмазным микростриповым детектором позиционное разрешение 25 мкм при отношении сигнал-шум 6 1 рассматривалось как возможность создания детекторов из CVD алмазов для трекинга

На рис 16 показана базовая конструкция и принцип работы детектора из CVD алмаза К электродам, напыленным на алмазную пленку толщиной в несколько сотен микрон, приложено напряжение в несколько сотен вольт

Качество детектирующих свойств алмаза характеризуется величиной его длины собирания заряда (CCD - charge collection distance) d, которая определяется как среднее расстояние между дрейфующими порознь носителями заряда до их рекомбинации

Рис16 Конструкция детектора из CVD алмаза

Измерения по определению длины собирания первых российских образцов CVD алмазов проводились в Отделении ядерной физики и астрофизики Физического института им. П.Н. Лебедева и в Институте физики плазмы (Варшава, Польша). Поликристаллические алмазные пластины толщиной около 250 мкм выращивались в Институте Общей Физики РАН.

Как уже отмечалось, пленки CVD алмаза имеют поликристаллическую структуру, в которой зерна растут в виде колонн нормально к плоскости подложки, как показано на рис.17. Поперечный размер зерен, видимый на ростовой поверхности, увеличивался пропорционально толщине пленки, и для тестовых образцов составлял около 60 мкм. Образцы были достаточно прозрачными, однако рассеивали свет из-за сильной шероховатости поверхности, обусловленной естественной огранкой отдельных кристаллитов.

Рис. 17. Поликристаллическая структура СУЛ алмаза

Спектры комбинационного рассеяния света в образцах показали отсутствие каких-либо не алмазных углеродных фаз типа аморфного углерода или графита. Параметры двух образцов, которые были выбраны для измерения детектирующих свойств, приведены в табл. 1.

Таблица 1. Свойства алмазных пластин: (- толщина пластины, Ц-

время осаждения, О - средний размер зерна на ростовой поверхности, р -удельное сопротивление, Лу - ширина алмазного пика на частоте 1332 см! в спектре КР

Образец t, мкм Td, час р, Ом*см Av, см"' В, мкм

0-4 200 70 2,0*1013 3,0 60

СВ2 245 53 2,4*10 11 3,4 60

В ФИАНе при работе с радиоактивным источником .Чг90, который испускает электроны с максимальной энергией 2,28 Мэв, и приложенном к электродам напряжении и от 0 до 900 В включительно, что соответствует напряженности поля 36 кВ/см, нам не удалось получить отклик с исследуемых образцов. Собственный уровень шумов (Р\УНМ) электроники совместно с исследуемыми образцами СУБ алмазов составлял при этом около 1500 е. Проводя моделирование потерь энергии быстрых электронов (у = 4) в тонких слоях алмаза (плотность 3.5 г/см3), можно было утверждать, что длина собирания исследуемых образцов существенно меньше 40 мкм.

Исследование СУБ алмазов при работе с а-источником проводились в Институте физики плазмы на установке по проверке фотодиодов. Длина пробега а-частицы с энергией в 5.39 МэВ от Аш241 составляет в алмазе около 10 мкм. Образец устанавливался в камеру, где подключался к электронному тракту, затем в камеру на расстоянии 5 см от образца устанавливался а-источник Ат241, после чего камера откачивалась. Спектр от а-источника не наблюдался вплоть до приложенного к электродам напряжения (7=900 В, В случае, когда а-частицы бомбардируют поверхность СУВ алмаза со стороны подложки, спектр собственных шумов электронного тракта совместно с собственными шумами образцов не претерпевает изменений при изменении приложенного напряжения и = 0—900 В. Однако при облучении а-частицами ростовой стороны при изменении приложенного напряжения и = 0—900 В, вид спектра шумов меняется (рис.18), что указывает на присутствие в спектре полезного сигнала.от а-источника.

йга. 1» а? »1 И. 1« ■ .

к^я:« Щ » 11мг; и») 1ч См* 11 ЫЬ : ¡»а V 1» ЦТ«»; 1 А: М М** Г5 11«* Ц* 1ч ¡и* в Ы»: Ь» ЬГ к Ьл ПН №«1: 1 <*■ ш Ы&ц: НИ

К, %

0«: 1 си» <и 1М си и

ГняС « И«о* ни ы; Ш1 иШЕ1АЙ 11Я— и=ов ^^ ЬмЛ ■ и« ы- 121 11'"'"»"''К СйавгСйЛл.

Рис. 18. Спектр шумов при облучении ростовой стороны СУП алмаза.

Для оценки величины длины собирания d исследуемых образцов CVD алмазов была проведена калибровка энергетической шкалы анализатора с использованием кремниевого детектора По результатам оценки длина собирания исследуемого образца d составила 2 5 мкм при напряженности электрического поля 36 кВ/см

Полученные значения d ~2 мкм оказались существенно меньше длин собираемых зарядов в лучших образцах природных алмазов (20-30 мкм) и наиболее совершенных алмазных пленках (50-80 мкм) Это было связано с наличием в наших образцах определенного количества примесей и дефектов, снижающих как подвижность р, так и время жизни т носителей заряда Анализ примесей в одном из образцов (СВ2) методом вторично-ионной масс-спектрометрии (ВИМС) показал наличие примесей - 0 006% Si, 0 007% N, 0 3% О, а также следы алюминия Помимо примесных центров носители зарядов могут захватываться на различных структурных дефектах, локализованных на границах зерен и двойников, дислокациях, нанопорах, аморфизованных областях и т д

Как уже отмечалось выше, алмаз, благодаря своим уникальным свойствам (высокая радиационная стойкость, максимальная температурная проводимость при комнатной температуре), является перспективным материалом для рентгеновских детекторов, особенно для мониторирования мощных синхротронных пучков Поскольку алмаз - материал с низким Z, и тонкие пластины поликристаллического CVD алмаза могут достигать в диаметре 30 см, то он может быть использован при изготовлении окон для вывода пучка и длительного его m-situ мониторирования

В ЛЭВЭ ФИАН совместно с Институтом Общей Физики были проведены работы по исследованию CVD алмазных детекторов для регистрации синхротронного излучения от электронного пучка ускорителя С-60

Для работы с синхротронным излучением от электронного пучка ускорителя С-60 были изготовлены два детектора с разной геометрией собирающих электродов (рис 19 а и в) Для детектора с геометрией электродов типа «сендвич» (рис 19 а) использовался неполированный образец А96 толщиной 0 14 мм и диаметром 25 мм Электроды представляли собой аморфный углерод диаметром 20 мм, который был сформирован

бомбардировкой ионов азота с энергией 15 5 кэВ (доза облучения составила 0=2хЮ18 1/см2) как образующей, так и ростовой поверхности образца на установке ГЕЛИС Толщина этого непрозрачного модифицированного слоя составляла ~ 20 нанометров, что соответствовало расчетам по проективному пробегу ионов азота в углероде Отжиг образца после ионной бомбардировки не производился Сильное уменьшение алмазной линии в Рамановском спектре пленки в облученной области было обнаружено по высокой абсорбции Аг+ лазерного луча, используемого для рассеянного возбуждения Сопротивление контактов было 25 Ом на образующей стороне и 3 Ом на ростовой стороне Преимущество таких тонких углеродных контактов, по сравнению с металлическими контактами, в их низкой атомной массе и, следовательно, в меньших потерях пропускаемого рентгеновского излучения

а Ь

РНь!ии>

Рис 19. Детектор с геометрией электродов типа «сендвич» (а) и детектор с плачарными электродами (б)

Для изготовления второго детектора (рис 19 в) с пленарной стриповой структурой электродов из никеля (N1) использовался образец В Никель напылялся на ростовую сторону этого образца после ее механической полировки, затем методом стандартной литографии изготавливались гребенки электродов шириной 50 рм и зазором между электродами по поверхности алмаза 50 цм Толщина никелевых электродов была 40 нанометров, полная площадь занимаемая структурой электродов составляла 5x5 мм

Полный поток энергии синхротронной радиации на детектор А96 был равен 330 мшшДж/(10п е" за цикл), в этом случае детектор облучался полным спектром синхротронного излучения в диапазоне длин волн 0 1-1000 наном Поток энергии можно было уменьшить до 7 милиДж/(10и е' за цикл) при использовании 6 мкм алюминиевого фильтра Независимо от значения

потока энергии было замечено уменьшение амплитуды сигнала от цикла к циклу (рис 20) Восстановление амплитуды сигнала происходило после изменения полярности потенциалов, приложенных к электродам или в случае длительной (не менее 1 5 часов) рабочей остановки ускорителя Характеристика сигнала практически не менялась при изменении стороны алмазного детектора по отношению к облучаемому пучку Постепенное падение сигнала вызвано поляризацией алмаза Этот эффект хорошо известен для алмазных детекторов и вызван наличием в нем дефектов Носители заряда, появляясь при абсорбции фотонов, захватываются ловушками и дефектами и создают в алмазе электрическое поле, которое уменьшает

Рис. 20. Падение величины отклика с детектора А96

По сравнению с образцом А96, на образце В поляризационного эффекта замечено не было При увеличении напряжения на электродах от 9 до 80 В было обнаружено уменьшение отношения сигнал-шум Возможно, это уменьшение вызвано увеличением токов утечки из-за разогрева никелевых электродов под действием синхротрониого излучения

Таким образом, первые тесты С\Т) алмазных детекторов для мониторирования пучка СИ на ускорителе С-60 показали возможность использования двух типов детекторов из СУО алмаза Сравнение результатов, полученных при работе этих детекторов, показывает, что для регистрации УФ детекторы с планарными электродами эффективней При этой геометрии электродов электрическое поле сконцентрировано у ростовой поверхности, а поскольку фотоны не проникают глубоко внутрь алмаза, то практически все носители образуются у ростовой поверхности кристаллитов, где количество

дефектов и пересечений границ между гранулами, которые встречаются при транспортировке носителей к электродам, существенно меньше

Для изучения характеристик пучка синхротронного излучения без большого ослабления необходимо разработать детектор с низким абсорбционным сечением в области мягкого рентгена и, конечно же, использование СУО алмаза для этих целей представляется перспективным Исследования детектора с электродами типа «сендвич» из аморфного углерода показали возможность создания такого детектора, однако для его эффективной работы необходимы пленки алмаза высокой чистоты и с малым количеством ловушек и дефектов

Одним из достоинств СУО алмазных пленок является их технологичность, возможность создавать заданный сложный рельеф на их поверхности, осуществлять их травление для получения отверстий различной формы Автором данной работы было предложено использовать СУП алмазные пленки для изготовления ГЭУ Действительно, в настоящее время для изготовления ГЭУ используется в основном покрытая с обеих сторон медью полиимидная пленка толщиной 25 мкм, которая определяет ряд недостатков ГЭУ

- невысокое газовое усиление (-10),

-выход из строя ГЭУ при пробоях по поверхности полиимида (короткое замыкание между электродами по углеродной дорожке на поверхности полиимида),

-зависимость усиления от загрузки, вызванная зарядкой открытых участков полиимидной пленки, удельное сопротивление которой меняется под действием радиации

Кроме того, процесс изготовления детекторов с применением ГЭУ на полиимидной пленке сложен и не технологичен при массовом производстве Поскольку сборка таких детекторов осуществляется вручную, то и рабочие характеристики этих детекторов могут иметь сильный разброс из-за влияния человеческого фактора, поэтому ведется поиск более технологичного материала для ГЭУ, и таким материалом вполне заслуженно может быть СУЭ алмаз Объемное сопротивление СУБ алмазных пленок зависит от скорости роста и может меняться в широких пределах Для изготовления ГЭУ вполне подошел бы «черный», более дешевый СУО алмаз толщиной -100 мкм с

удельным сопротивлением 109--Ю10 Ом см, при такой толщине пленки можно было бы стабильно работать при газовом усилении ~1000

Совершенствование технологии изготовления пластин СУО алмаза с большим количеством микронных отверстий позволит создавать приборы для регистрации ионизирующего излучения в сильных радиационных полях, работающих как с газом в режиме газового усиления, так и в вакууме в режиме умножения вторичных электронов на стенках микроканальной пластинки из СУЭ алмаза

В заключении сформулированы основные результаты диссертации ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1 Разработана многоцелевая электрофизическая установка "ГЕЛИС", которая позволяет осуществлять контролируемое ионное распыление разнообразных мишеней для получения пленок новых материалов, имеющих практическое применение в различных областях науки и техники

2 Исследованы закономерности ионного распыления и вторичной ионно-электронной эмиссии новых композиционных материалов с включениями эмиссионно-активной фазы (ЭАФ), в качестве которой использовался ЕаВ6 или ОёВ6

3 Показано, что обработка пучком ионов поверхности композиционного материала, представляющего собой зерна алмаза, связанные графитоподобным углеродом, позволяет сформировать на ней острийную структуру из алмазов, поверхность которых под действием облучения ионным пучком аморфизируется на глубину пробега ионов, обеспечивая необходимую для полевого эмиттера проводимость и усиление поля на остриях На полевой эмиттер и способ его изготовления получен патент Российской Федерации

4 Проведены исследования по захвату и накоплению изотопов водорода при переосаждении внешних по отношению к плазме материалов (графит и бериллий) Показано, что в процессе совместного осаждения ионов дейтерия и ионов оксида бериллия относительно высокое содержание

дейтерия в полученных пленках ВеО (около 0,2 для отношения D/BeO) наблюдается даже при температуре осаждения 800 К

5 На установке "ГЕЛИС" методом ионно-лучевого распыления были воспроизводимо получены монокристаллические пленки системы Y-Ba-Cu-0 без последующего отжига с температурой перехода в сверхпроводящее состояние Tc(R=0)=89 К На способ и устройство для изготовления пленок и монокристаллов сверхпроводящих металлооксидных материалов получен патент Российской Федерации

6 Отработана технология нанесения полупроводящих покрытий на диэлектрические подложки, используемые при изготовлении детектора ионизирующего излучения - микростриповой газовой камеры (МСГК) Показано, что для увеличения времени жизни МСГК эти покрытия необходимо наносить под микростриповые электроды, а лучшим материалом для покрытий является высокоомное стекло с электронной проводимостью

7 Проведены исследования по старению МСГК камер с полупроводящими покрытиями, нанесенными поверх микростриповых электродов Показано, что одним из вероятных механизмов, способствующих старению МСГК, может быть механизм катодного распыления

8 Отработана технология изготовления и проведены исследования рабочих характеристик первых российских газовых электронных умножителей ГЭУ на отечественных полиимидных пленках толщиной от 40 до 100 мкм с различной толщиной электродов

9 Показано, что ГЭУ на полиимидных пленках толщиной 100 мкм совместно со структурой считывания может работать как микроструктурный детектор с газовым усилением > 103.

10 Результаты исследований по МСГК и ГЭУ были использованы при изготовлении, эксплуатации и последующей модернизации детекторов для внутреннего трекера эксперимента HERA-B и в эксперименте COMPASS

11 Изготовлен и исследован детектор из CVD алмаза для регистрации синхротронного излучения (СИ) с электродами из аморфного углерода, который был сформирован на поверхности алмаза бомбардировкой ионами азота

Основные результаты диссертации описаны в работах

1 Багуля А В, Негодаев M А Допустимые потери энергии ионов в мишени и метод прецизионного измерения этих потерь в эксперименте «ГЕЛИС» // Препринт ФИАН № 115, М, 1987

2 Багуля А В, Казаков И П , Макашовский С H , Негодаев M А , Шотов А П Пленки Y-Ва-Си-О, полученные распылением ионным пучком II Краткие сообщения по физике ФИАН, 10(1988)38-39,

3 Багуля А В, Казаков И П, Негодаев M А Получение пленок Y-Ba-Cu-0 ионно-пучковым распылением II Тезисы докладов 1-го Всесоюзного совещания по высокотемпературной сверхпроводимости Харьков, т 3 (1988) 138-139

4 Багуля А В , Казаков И П , Негодаев M А, Цехош В И Влияние условий осаждения на свойства пленок Y-Ba-Cu-O, получаемых ионно-пучковым методом // Тезисы докладов 11-й Всесоюзной конференции по ВТСП Киев, т 2 (1989)289-290

5 Багуля А В , Казаков И П, Негодаев M А Применение ионных пучков для получения тонких пленок высокотемпературных сверхпроводников // Материалы конференции молодых ученых Дальнего Востока "Применение физических и математических методов в исследовании строения вещества" (май 1989 г ) Владивосток (1990) 59-61

6 Багуля А В , Казаков И П, Негодаев M А , Цехош В И Получение пленок Y-Ba-Cu-O IN SITU с использованием ионно-пучкового распыления // Материалы Межотраслевого научно-технического семинара "Современная технология получения материалов и элементов ВТСП микросхем" (г Минск, сентябрь 1990 г ) M, (1990) 1415

7 Багуля А В , Казаков И П, Микертумянц А Р, Негодаев M А, Ромашин В А , Цехош В И, Юрков А H Применение фотолитографии для создания тонкопленочных элементов на основе Y-Ba-Cu-O // Письма в ЖТФ, 16(16) (1990) 55-58

8 Лубан Р Б, Верховодов ПА, , Негодаев M А , и др Изучение воздействия пучка ионов азота средних энергий на поверхность композиционных материалов // Поверхность Физика,химия, механика, 6 (1991) I27-I3I

9 Багуля А В , Негодаев M А, Лубан Р Б Изучение распыления композиционных материалов пучками ионов средних энергий // Материалы Х-й Всесоюзной конференции * Взаимодействие ионов с поверхностью — 1991" M , т 1 (1991) 139141

10 Багуля А В , Негодаев M А, Лубан Р Б Исследование кинетической вторичной ионно-электронной эмиссии композиционных материалов // Материалы Х-й Всесоюзной конференции Взаимодействие ионов с поверхностью — 1991" М,т 2 (1991) 108110

11 Багуля А В , Казаков И П, Негодаев M А, Цехош В И, Воронов В В Исследование особенностей получения пленок Y-Ba-Cu-O IN SITU методом ионно-пучкового распыления при низких давлениях кислорода // Тезисы докладов 8-й Всесоюзной конференции по росту кристаллов Харьков, 2(2), (1992) 343-344

12 Багуля AB, Казаков ИП, Негодаев MA, Цехош В И Нагреватель подложек с источником кислорода для получения пленок высокотемпературных сверхпроводников IIПТЭ, 3 (1992) 239

13 Лубан РБ, Негодаев MA, Багуля AB Исследование распыления и кинетической ионно-электронной эмиссии композиционных материалов под воздействием пучка ионов средних энергий // Известия РАН, серия физ , б, (1992) 130

14 Luban RB, Negodaev MA, Bagulya AV Investigation of sputtering and kinetic secondary ion-electron emission of composite materials under influence of an ion beam of medium energy H Vacuum, 44 (1993) 893-896

15 Bagulya A V, Kazakov I P, Negodaev M A, Tsekhosh VI, Voronov V V In situ growth of superconducting Y-Ba-Cu-O thin films by ion-beam sputtering method II Mater Sei Eng, B21 (1993) 5-9

16 Багуля АВ, Гришин ВМ, Кроткое В А, Негодаев МА Исследование тонкопленочных полупроводящих полимерных подложек для микростриповых газовых камер // Краткие сообщения по физике ФИАН, 7-8 (1993) 28-30

17 Багуля А В , Гришин В М, Кротков В А, Негодаев М А , Петровых Н В Спектрометрические свойства микростриповой газовой камеры с полупроводящим покрытием // Краткие сообщения по физике ФИАН, 1-2 (1994) 45-49

18 Багуля АВ, Гришин ВМ, Кротков В А, Негодаев МА, Петровых НВ Ионно-лучевое распыление высокоомных стекол с электронной проводимостью II Краткие сообщения по физике ФИАН, 1-2 (1994) 50-54

19 Bishai MR, Gemdt EKE, Shipsey IP J, Wang PN, Bagulya AV, Gnshin VM, Negodaev M A , Geltenbort P Performance of microstrip gas chambers passivated by thin semiconducting glass andpolymide films // Preprint PU-95-694 (1995)

20 Bishai M R, Gemdt EKE, Shipsey IP J, Wang P N, Bagulya A V , Grishm V M, Negodaev M A , Geltenbort P Performance of microstrip gas chambers passivated by thin semiconducting glass and plastic films // MM A365 (1995) 54-58

21 Негодаев MA,Багуля А В Электрофизическая установка «ГЕЛИС» //Препринт ФИАН № 11, М, 1996

22 Bagulya А V , Gnshin V М, , Negodaev М А , et al Microstrip Gas Chamber for HI Forward Proton Spectrometer // Preprint FIAN № 12, M , 1996

23 Bagulya A V , Gnshin V M, Negodaev M A, Ligachev V Some methods for preparation of thin resistive layers with electronic conductivity on dielectric substrate // Proceedings of International Workshop on Micro-Strip Gas Chambers Lyon, November 30-December 2

(1995)243-247

24 Bishai M R, Geradt EKE, Knapp В A , Shipsey IP J, Vernon W L , Bagulya A V, Grishm V M , Negodaev M A , Geltenbort P Glass Micro Strip Chambers passivated by cat bon, amorphous silicon, and glass films II Proceedings of International Workshop on Micro-Strip Gas Chambers Lyon, November 30-December 2 (1995) 249-255

25 Arkhipov 11, Gorodetsky A E, Zakharov A P, Khnpunov ВI, Shapkin V V, Petrov V В , Pistunovich VI, Negodaev M A , Bagulya A V Bulk retention of deuterium in graphites exposed to deuterium plasma at high temperature II Jour Nucl Mater 233-237 (1996) 1202-1206

26 Негодаев M A, Чечин В A , Гришин В M , Ломоносов Б Н, Багупя А В Исследование стойкости микростриповых электродов к бомбардировке ионами аргона // Краткие сообщения по физике ФИАН, 1-2 (1997) 97-103

27 Ральченко В Г, Смолин А А , Конов В И , Негодаев М А , Гришин В М, Ломоносов Б Н, Багуля А В , Рич Л , Дворянкин В Ф Применение поликристаллических алмазных пленок для детектирования частиц высоких энергий // Препринт ФИАН № 5, М , 1997

28 Негодаев М А, Чечин В А, Гришин В М , Ломоносов Б Н , Багуля А В Исследование стойкости микростриповых катодов МСГК к бомбардировке ионами аргона И Препринт ФИАН №14, М , 1997

29 Багуля А В , Гришин В М, Костин А П, Котельников С К , Ломоносов Б Н, Негодаев М А, Русаков С В Прототип трекового детектора на основе микростриповой газовой камерв для переднего протонного спектрометра в эксперименте HI // Препринт ФИАН № 54, М, 1997

30 Bagulya А V , Grishm V М , Kostin А Р , Lomonosov В N , Negodaev М A On fluctuations of signals produced by relatmstic charged particles in diamond detectors И NIM A374

(1996) 278-280

31 Негодаев MA Микростриповая газовая камера достижения, проблемы и решения// Препринт ФИАН № 4, М, 1998,46с

32 Негодаев М А, Ломоносов Б Н , Багуля А В , Русаков С В , Негодаева Е М, Лемешко А М , Хамаева Т Е , Ларичев А Н Газовый электронный умножитель и его

работа совместно с микростриповой газовой камерой // Препринт ФИАН № 17, М, 1998

33 Negodaev М А , Lomonosov В N, Kotelmkov S К , Bagulya Л V , Negodaeva Е М , Laritchev AN , Zhukov VYu , Smirnova LN Gas Election Multiplier perfoimance and possibilities П Preprint FIAN № 39, Moscow, 1998

34 Негодаев M A , Ларичев A H , Жуков В 10 , Смирнова JIН, Багуля А В , Ломоносов Б Н , Лсмешко А М, Хамаева Т Е , Негодаева Е М Газовый электронный умножитель//ПТЭ, 1 (1999)

35 Негодаев М А , Ломоносов Б Н , Багуля А В , Русаков С В , Негодаева Е М , Лемешко А М , Хамаева Т Е, Ларичев А Н Газовый электронный умножитель и его работа совместно с микростриповой газовой камерой // Краткие сообщения по физике ФИАН, 1 (1999)3-8

36 Bishai М R, Gemdt EKE, Shipsey IР J, Bagulya A V , Grishin V M , Negodaev M A , Ligachev V Microstrip gas chambers overcoated wilh carbon, hydrogenated amorphous silicon, and glass films /YNIM A400 (1997) 233-242

37 Dabagov S В, Vlasov 11, Murashova V A, Negodaev M A, Ralchenko V G, Fedorchuk R V , Yakimenko M N , CVD diamond films for synchrotron radiation beam monitoring, Proc SPIE 3774(1999) 122-127

38 Markin A V, Dubkov V P, Gorodetsky A E, Negodaev M A , Rozhanskn N V, Scaffidi-Argentina F, Werle H, Wu CH, Zalavutdmov RKh, Zakharov AP , Codepouiion of deuterium ions with beryllium oxide at elevated temperatures II J Nucl Mater 283-287 (2000) 1094-1099

39 Karabutov A V , Ralchenko V G , Vlasov 11, Khmelmtsky R A, Negodaev M A, Varum V P , Teremetskaya I G Suiface engineering of diamond tips for impi oved field electron emission //Diamond and Related Materials 10 (2001) 2178-2183

40 A Karabutov, V Ralchenko, I Vlasov, , M Negodaev, V Vamin, 1 Teremetskaya and S Gordeev Modified diamond micropyramid arrays for field election emission and electronic devices II New Diamond and Frontier Carbon Technology, 11 (2001) 355-364

41 Bagaturia Y, Cheviaykhov S, Dreis HB, , Negodaev M, el al Innei Tracker Performance in 2000 // HERA-B 01-60, ITR 01-001

42 Негодаев M А и др Работы по модернизации системы внутреннего трекера HERA-B в 2001г //ПрепринтФИАН № 15 М 2002

43 Bagaturia Y, Baruth О , Dreis Н В, , Negodaev М, et al, Studies of aging and HV bi eak donn problems during development and operation of MSGC and GEM detectors for the innei Hacking system of HERA-B, NIM A490 (2002) 223-242

44 Abt I, Adams M, Agan M, , Negodaev M et al, Eur Phys J C29 (2003) 181 -190

45 Abt I, Adams M , Agan M, , Negodaev M et al, Physics Letters В 561 (2003) 61-72

46 Abt I, Adams M , Agan M, , Negodaev M et al, Eur Phys J C26 (2003) 345-355

47 Abt I, Adams M, Agan M, , Negodaev M et al, Phys Lett В 596 173-183,2004

48 Abt I, Adams M , Agan M, , Negodaev M et al, Phys Rev Lett 93 212003,2004

49 M Negodaev, GaAs as sensor for LCAL V Workshop Insrumentation of the Forward Region of a Linear Collider Detector, Zeuthen, Germany, August 26-28, 2004 ( http //www-zeuthen desv de/lcdet/Aug 04 WS/aug 04 ws html

50 Abt I, Adams M, Agan M, , , Negodaev M et al, Phys Lett B638 (2006) 407-414

51 Abt I, Adams M, Agar) M, , Negodaev M et al, Phys Rev D, vol 73, 052005, issue 5, 2006

52 Abt I, Adams M , Agan M, , Negodaev M et al, Phys Lett B,638 415- 421,2006

53 Abt I, Adams M , Agari M, , Negodaev M et al, Phys Lett B.638 13-21, 2006

54 Abt I, Adams M, Agan M, , Negodaev M et al, Eur Phys J C50 315-328,2007

55 Abt I, Adams M , Agari M, , Negodaev M et al, Phys Lett B,650 103-110,2007

56 Abt I, Adams M, Agan M, , Negodaev M et al, Eur Phys IC49 545-558,2007

57 Abt I, Adams M , Agan M, , Negodaev M et al, Eur Phys J C52 (2007), 531-542

58 Abt I, Adams M, Agan M, , Negodaev M et al, Nucí Instrum Meth A582 (2007), 401412

Патенты

1 Багуля А В , Казаков И П, Негодаев М А, Цехош В И Способ изготовления пленок и монокристаллов сверхпроводящих металлооксидных материалов и устройство для его осуществления Патент РФ № 2012104 Приоритет от 01 02 91 Бюллетень изобрет, № 8(1994)

2 Гордеев С К, Ральченко В Г , Негодаев М А Карабутов А В , Белобров П И Полевой эмиттер электронов и способ его изготовления (варианты) Патент РФ №2150154 Приоритет от 18 11 1998 Бюллетень изобрет, №15 (2000)

Подписано в печать 2 .Г/ 2008 г

Формат 60x84/16 Заказ № 40 Тираж Ю экз. %2Гп./{. Отпечатано в Редакционно-издательской и информационной службе Физического института им П Н. Лебедева РАН с оригинал-макета заказчика 119991 Москва, Ленинский проспект, 53 Телефон (499)783 3640

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении сформулируем основные результаты и выводы диссертации:

1. Разработана многоцелевая электрофизическая установка "ГЕЛИС", которая позволяет осуществлять контролируемое ионное распыление разнообразных мишеней для получения пленок новых материалов, имеющих практическое применение в различных областях науки и техники.

2. Исследованы закономерности ионного распыления и вторичной ионно-электронной эмиссии новых композиционных материалов с включениями эмиссионно-активной фазы (ЭАФ), в качестве которой использовался ЕаВ6 или ОёВ6.

3. Показано, что обработка пучком ионов поверхности композиционного материала, представляющего собой зерна алмаза, связанные графитоподобным углеродом, позволяет сформировать на ней острийную структуру из алмазов, поверхность которых под действием облучения ионным пучком аморфизируется на глубину пробега ионов, обеспечивая необходимую для полевого эмиттера проводимость и усиление поля на остриях. На полевой эмиттер и способ его изготовления получен патент Российской Федерации.

4. Проведены исследования по захвату и накоплению изотопов водорода при переосаждении внешних по отношению к плазме материалов (графит и бериллий). Показано, что в процессе совместного осаждения ионов дейтерия и ионов оксида бериллия относительно высокое содержание дейтерия в полученных пленках ВеО (около 0,2 для отношения Б/ВеО) наблюдается даже при температуре осаждения 800 К.

5. На установке "ГЕЛИС" методом ионно-лучевого распыления были воспроизводимо получены монокристаллические пленки системы У-Ва-Си-О без последующего отжига с температурой перехода в сверхпроводящее

184

Научные результаты, вошедшие в настоящую диссертацию, являются во многом плодом коллективных усилий. Я благодарен моим коллегам по ЛЭВЭ: Астону Антоновичу Комару, под руководством которого работаю более 25 лет, В.А. Мурашовой, М.Н. Сперанскому; моим сотрудникам, которые на протяжении многих лет делили со мной подготовительную и исследовательскую работу: A.B. Багуле, А.Е. Колбасину; сотрудникам других отделений ФИАН: C.B. Русакову, В.М. Гришину, Б.Н. Ломоносову, В.А. Чечину; И.П. Казакову, В.И. Цехошу, А. Рзаеву; сотруднику ИОФАН В.Г. Ральченко. Все годы сотрудничества с ними я ощущал их энергию и дружескую помощь.

Благодарю также ученых Института физической химии РАН: А.Е. Городецкого, A.B. Маркина, Р. Залавутдинова, И.И. Архипова, совместно с которыми проводились многие из исследований, нашедших отражение в данной работе.

Мне также приятно поблагодарить членов международной коллаборации HERA-B, в особенности Ф. Айзеле, Г. Цеха, Т. Хотта за совместную работу по подготовке и эксплуатации детекторов внутреннего трекера.

Узлы и детали экспериментальной установки «ГЕЛИС» выполнены поистине золотыми руками механиков ЛЭВЭ и ОКБ ФИАН. Всем им я выражаю глубокую признательность.

185

1. Атомные и ионные столкновения на поверхности металла. М.: Мир, 1967. 506 с.

2. Плешивцев Н.В. Катодное распыление. М.: Атомиздат, 1968. 343с.

3. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой / Под ред. Бериша Р. Вып. I. М. : Мир, 1984.

4. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой / Под ред. Бериша Р. Вып. II. М.: Мир, 1988.

5. Негодаев М. А., Багуля А. В. Электрофизическая установка "ГЕЛИС". Препринт ФИАН N~ 11, М.,1996.

6. Габович М.Д. Физика и техника плазменных источников ионов. М., 1972.

7. Габович М.Д. Компенсированные ионные пучки. М., 1980.

8. Габович М.Д. Ионно-пучковая плазма и распространение интенсивных компенсированных ионных пучков//Успехи физических наук. 1977. Т. 121.-Вып.2. С.259.

9. Габович М.Д. и др. Об оптимальной фокусировке компенсированных пучков положительных ионов//Физика плазмы, 1977.Т.З.Вып.З. С.614.

10. Зинченко Н.С. Курс лекций по электронной оптике. Харьков, 1961.

11. И) Габович М.Д. Расплывание интенсивных квазинейтральных пучков положительных ионов//Физика плазмы, 1976.-Т.2.Вып. 1 .-С. 163.

12. Капчинский И.М. Динамика частиц в линейных резонансных ускорителях. М., 1966.

13. Кельман В.М., Явор С.Я. Электронная оптика. M.;JI., 1963.

14. Филиппов И.Ф. Вопросы охлаждения электрических машин. М.;Л.,1964.

15. Москвитин А.И. Непосредственное охлаждение электрических машин. М.;Л., 1962.

16. Овсепян Ю.И. Энергообеспечение установки "ГЕЛИС". Препринт ФИАН N 16. М, 1994.186

17. Копысов Ю.С. и др. Препринт OHAHN 98.М.Д975.

18. Багуля А.В.,Негодаев М.А. Допустимые потери энергии ионов а мишени и метод прецизионного измерения этих потерь в эксперименте "ГЕЛИС". Препринт ФИАН N115.М., 1987.

19. Гнесин Г.Г., Левченко Г.В., Лубан Р.Б., // Электронная пром-сть. 1989. № 2. С. 35.

20. Лубан Р. Б., Верховодов П. А., Крыжановская Р. И., Негодаев М. А., Багуля А. В. Изучение воздействия пучка ионов азота средних энергий на поверхность композиционных материалов // Поверхность. Физика, химия, механика. N-6, 127(1991).

21. Лубан Р. Б., Негодаев М. А., Багуля А. В. Исследование распыления и кинетической ионно-электронной эмиссии композиционных материалов под воздействием пучка ионов средних энергий // Известия РАН, серия физ., N-6, 130(1992).

22. Luban R. В., Negodaev М. A., Bagulya А. V. Investigation of sputtering and kinetic secondary ion-electron emission of composite materials under the influence of an ion beam of medium energy // Vacuum, 44, N-9,893 (1993).

23. Гусева М.И., Мартыненко Ю.В., //ВАНТ. Сер. Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. 1984. № 1 (29) С. 187.

24. Методы анализа поверхности / Под ред. Зандерны А. М.: Мир, 1979. 542с.

25. Салтыков А. А. Стереометрическая металлография. М.: Металлургия. 1970.

26. Spind et al., J.Appl.Phys. v.47, p.5248, 1976.

27. S. Wang et al. Electron. Lett., 27 (1991) 1459.

28. A.V. Karabutov et al., Pecularities of field electron emission from CVD diamond films, J. de Physique IV, C5 (1996) 113.

29. K.Okano et al., Appl. Phys. Lett., 64 (1994) 2742.187

30. Karabutov A.V., Ralchenko V.G.,., Negodaev M.A., et al., Surface engineering of diamond tips for improved field electron emission, Diamond and Related Materials 10 (2001) 2178-2183.

31. Гордеев C.K., Ральченко В.Г., Негодаев M.A. Карабутов A.B., Белобров П.И., Полевой эмиттер электронов и способ его изготовления (варианты). Патент РФ №2150154 . Приоритет от 18.11.1998. Бюллетень изобрет., №15 (2000).

32. Физика тонких пленок: В 8 т. М., 1967-1978.

33. Технология тонких пленок / Под ред. Майссела Л., Гленга. М.,1977.

34. Тонкопленочная технология / Пер. с англ. М.,1972.

35. Черняев В.Н. Технология производства интегральных микросхем. М.,1977.

36. Mattox D.M. Thin film metallization of oxides in microelectronics //Thin. Solid Films.- 1973,- v.18.- N 2.- p.173.

37. Белевский В.П., Кузьмичев А.И., Мельник В.И., Электронно-ионные устройства для нанесения тонкопленочных покрытий. Киев, 1982.

38. Габович М.Д., Плешивцев Н.В., Семашко H.H. Пучки ионов и атомов для управляемого термоядерного синтеза и технологических целей. М.,1986.

39. Мелехин Ю.А. Вакуумная напылительная техника // Электроника. М.,1991.

40. Лабунов В.А., Данилович Н.И., Уксусов A.C., Минайчев В.Е. Современные магнетронные распылительные устройства // Зарубежная электронная техника, вып. 10 (256),3-62,1982.

41. Багуля A.B., Казаков И.П.,., Негодаев М.А. и др., Краткие сообщения по физике ФИАН, 10 (1988) 38-39

42. Багуля A.B., Казаков И.П., Негодаев М.А. Тезисы докладов 1-го Всесоюзного совещания по высокотемпературной сверхпроводимости. Харьков, т. 3 (1988) 138-139.

43. Багуля A.B., Казаков И.П., Негодаев М.А., Цехош В.И. Тезисы докладов 11-й Всесоюзной конференции по ВТСП. Киев, т. 2 (1989) 289-290.

44. Багуля A.B., Казаков И.П., Негодаев М.А. Материалы конференции молодых ученых Дальнего Востока л "Применение физических и математических методов в исследовании строения вещества"(май 1989 г.). Владивосток. (1990) 59-61

45. Багуля A.B., Казаков И.П., Негодаев М.А., Цехош В.И. Материалы Межотраслевого научно-технического семинара Современная технология получения материалов и элементов ВТСП микросхем" (г. Минск, сентябрь 1990 г.). М., (1990) 14-15.

46. Багуля А. В., Казаков И. П., Негодаев М. А., Цехош В. И. Нагреватель подложек с источником кислорода для получения пленок высокотемпературных сверхпроводников, ПТЭ, 3 (1992) 239.

47. Bagulya А. V., Kazakov I. P., Negodaev M. A., Tsekhosh V. I., Voronov V. V. In situ growth of superconducting Y-Ba-Cu-0 thin films by ion-beam sputtering method // Mater. Sei. Eng., B21, 5 (1993).

48. Багуля А. В., Казаков И. П.,., Негодаев M. А. и др., Применение фотолитографии для создания тонкопленочных элементов на основе Y-Ba-Cu-0 //Письма в ЖТФ, 16(16), 55 (1990).

49. Parker R., Janeschitz G., Pacher H.D. et al. Plasma wall interactions in ITER. - J.Nucl. Mater, 1997, vol. 241-243, p. 1-26.

50. Janeschitz G, Borrass K, Federici G. et al. The ITER divertor concept. -J.Nucl. Mater, 1995, vol. 220-222, p.73-78.189

51. Бурцева Т.А., Довгучиц Э.Ф., Завяльекий Л.П. И др. Исследование стойкости материалов на основе углерода для дивертора ИТЭР под воздействием различных радиационных потоков: Препринт НИИЭФА/ЦНИИатоминформ П-А-0901 .-М., 1991.

52. Chernikov V.N., Zakharov А.,P., Ullmaier Н., Linke J. Microstructure of RGT graphite before and after helium implantation. J.Nucl. Mater., 1994, vol. 209, p.148-154.

53. Burtseva T.A., Chugunov O.K., Dovguchits E.F. et al. Resistance of carbon-based materials for the ITER divertor under different radiation fluxes.- J.Nucl. Mater., 1992, vol. 191-194, p.309-314.

54. Smid I., Pacher H.D., Yieider G. et al. Lifetime of Be-, CFC- and W-armoured ITER divertor plates.- J.Nucl. Mater., 1996, vol. 233-237, p.701-707.

55. Arkhipov I.I., Gorodetsky A.E.,., Negodaev M.A., et al., Bulk retention of deuteriun in graphites exposed to deuterium plasma at high temperature. J.Nucl. Mater., 1996, vol. 233-237, p. 1202 -1206.

56. Архипов И.И., Городецкий A.E., Захаров А.П. и др. Накопление дейтерия в РГТ-91 и РОСО AFX-5Q графите, выдержанном в дейтериевой плазме при высокой температуре. Атомная энергия, 1996, т.80, вып. 3, с. 174-179.

57. Markin A.V., Dubkov V.P.,., Negodaev M.A., et al., Codeposition of deuterium ions with beryllium oxide at elevated temperatures.-J. Nucl. Mater. 283287 (2000) 1094-1099.

58. V.Kh. Alimov et al., J.Nucl. Mater., 1992, vol. 196-198, p. 670.

59. Oed A. Position-Sensitive Detector with Microstrip Anode for Electron Multiplication with Gases //NIM.- 1988,- A263.-p.351.

60. Angelini F., Bellazini R., Brez A. et al., NIM A335 (1993) 69.

61. Giomataris Y., Rebourgeard P., Charpak P. et al., NIM A376(l) (1996) 29.

62. Vandervelde C., Bouhali O., Vandoninck W., NIM A378 (1996) 432.

63. Berg F.D., Udo F., Zhukov V. et al., NIM A401(1997) 156.

64. F. Sauli, The Gas Electron Multiplier // NIM.-1997.- A 386.-p.531.190

65. Charpak G., Bouclier R., Bressani T. et al. The Use of Multiwire Proportional Counters to Select and Localize Charged Particles // NIM. 1968. - v.62.- p. 235.

66. Заневский Ю.В. Проволочные детекторы элементарных частиц .-М.: Атомиздат, 1978.68. 70 Bellazini R. and Spezziga М. Electric field, avalanche growth and signal development in Micro-Strip Gas Chamber and Micro-Gap Chamber.-INFN PI/AE-94/02,1994.

67. Schmitz J. The MSGC and its application in the ATLAS inner tracker.-Academish Proefschrift,Universitet Amsterdam, 1994.

68. Ионизационные измерения в физике высоких энергий. М., 1988.

69. Мерзон Г.И. Ионизационные потери// Физическая энциклопедия. М., 1990. Т. 2. С. 189.

70. Ионизационные измерения в физике высоких энергий. М., 1988.

71. RD 28 status report.-CERN/DRDC/93-94, 1993.

72. Негодаев М.А. Микростриповая газовая камера: достижения, проблемы и решения. Препринт ФИАН№ 4, М.: 1998. 46с.

73. Beckers Т. et al. Optimization of microstrip gas chamber design and operating conditions// NIM.-1994.- A346.-p.95.

74. Angelini F. et al. The microstrip gas chamber // Nucl. Physics.-1991.- 23A.-p. 254.

75. Bouclier R. et al. Performance of Gas Microstrip Chambers on Glass Substrates with Electronic Conductivity //NIM.-1993.- A332-p.l00.

76. Angelini F. et al. Further progress in the development of the microstrip gas chamber. -Proc. LHC Workshop, Aahen.- CERN 90-10.-1991.- v.3.-p. 222.

77. Bateman J.E. and Connoly J.F. Substrate-induced Instability in Gas Microstrip Detectors. RAL-92-085, 1992.

78. Bouclier R. et al. Development of micro-strip gas chambers for high rate operation // NIM.-1995 .-A3 67-p. 168.191

79. Sauli F. Development of microstrip gas chambers for radiation detection and tracking at high rates . Final status report.-CERN/LHCC96-18, 1996.

80. Bateman J.E. et al. Rate and Lifetime Characteristics of Gas MicroStrip Detector Fabricated on Thin D263 Glass.- RAL-95-038,1995.

81. Smirnova L.N. Zhukov V.Yu. Micro strip gas counter: recent results and applications. -Preprint INP MSU 96 38/445 , 1996.

82. Гришкевич Я.В.и др. Исследование работы микростриповой газовой камеры на подложке из боросиликатного стекла D263. Препринт НИИЯФ МГУ 96-39/446, 1996.

83. J. van den Brand et al. The construction of microstrip gas tracker for HERMES.-NIKHEF-H/94-3 6, 1994.

84. Minakov G.D., Pestov Y.N., Prokopenko V.S.,Shekhtman L.I. Performance of Gas Microstrip Chambers on glass with ionic and electronic conductivity // NIM.-1993.-A326.-p.566.

85. Bouclier R. et al. Development of microstrip gas chambers on substrata with electronic conductivity.-IEEE Trans. Nucl. Sei., NS-41.-1994.- p.821.

86. Bateman J.E.et al. Some lifetime characteristics of gas microstrip detectors fabricated on semiconducting glass.- Proc. Int. Conf. On Micro-Strip Gas Chambers, Legnaro, October 13-15, 22,1994.

87. Böhm J., et al. Prague electron conductive glass.- Proc. Int. Workshop on Micro-Strip Gas Chambers, Lyon, France,November 30-December 2,1995.

88. Böhm J. et al. The first Microstrip Gas Chamber made in the Czech Republic.- Proc. Int. Workshop on Micro-Strip Gas Chambers, Lyon,(France), November 30 December 2, 1995.

89. Brom J.M. et al. Factors Influencing the Performances of Micro-Strip Gas Chambers and MSGCs on Implanted Substrates. -CRN 95-14, 1995.

90. Brons S. et al. Use of ultra thin semiconductive layers as passivation in microstrip gas chambers// NIM.- 1993.-A342.- p.411.192

91. Bishai M. R., Gerndt E. К. E., ., Negodaev M. A., et al., Performance of microstrip gas chambers passivated by thin semiconducting glass and plastic films //NIM.- 1995,-A365.-p.54.

92. Grishin Y.M. et al. Preprint FIAN N1,M., 1992.

93. Forrest S.R. et al. Large conductivity changes in ion beam irradiated organic thin films // Appl. Phys. Lett.- 1982.-41(8)-p.708.

94. Loh I.H., Oliver R.W., Sioshansi P. Conducting polimers by ion implantation //NIM.-1988.-B34.-p.337.

95. Hioki T. et al. Electrical and optical properties of ion-irradiated organic polymer Kapton H // Appl. Phys. Lett.-1983,- 43(l).-p.30.

96. Багуля A.B., Гришин B.M.,., Негодаев М.А., и др. Ионно-лучевое распыление высокоомных стекол с электронной проводимостью. Краткие сообщения по физике ФИАН, 1-2 (1994) 50-54.

97. Bishai M.R., Gerndt E.K.E.,., Negodaev M. A., et al., Microstrip gas chambers overcoated with carbon, hydrogenated amorphous silicon, and glass films. NIM A400 (1997) 233-242.

98. Petrovyh N.V. Proc. of 10 Int. Glass Congress.Tokio, 1974

99. Boucher R. et al. Development of micro-srip gas chambers for high rate operation.- CERN-PPE/95-37,1995

100. Boucher R. et al., Ageing studies with micro-strip gas chambers // NIM.-1994,- A348.-p.109.

101. Van den Berg F. D. et al. Gas gain stability of MSGC's on borosilicate glass. -NIKHEF/95-069, 1995.

102. Boucher R. et al. High rate operation of micro-strip gas chambers/ Proc. lEEENuc. Sci. Symp., San Francisko, 1995.193

103. Bateman J.E. , Connoly J.F., Mutikainen R., Suni I. Rate and lifetime characteristics of gas microstrip detector fabricated on sputtered S8900 glass.-RAL-TR-95-032, 1995.

104. Негодаев M.A., Чечин В.А., Гришин B.M., Ломоносов Б.Н., Багуля A.B., Исследование стойкости микростриповых катодов МСГК к бомбардировке ионами аргона. Препринт ФИАН № 14, М., 1997.

105. Негодаев М.А., Чечин В.А., Гришин В.М., Ломоносов Б.Н., Багуля A.B. Краткие сообщения по физике ФИАН, 1-2 (1997) 97-103.

106. Boimska В. et al. Proc. 5th Int. Conf. Adv. Technology an Particle Physics, Villa Olmo, October 7-11, 1996.

107. The Compact Muon Solenoid, Technical Proposal, CERN/LHCC 94-38, LHCC/P1, 1994.

108. The COMPASS Collaboration. Proposal. Common Muon and Proton Apparatus for Structure and Spectroscopy. CERN/SPSLC 96-14, SPSC/P297, 1996.

109. HERA-B. An Experiment to Study CP Violation in the В System Using an Internal Target at the HERA Proton Ring. Design Report. DESY-PRC 95/01, 1995.

110. Негодаев M.A., Ломоносов Б.Н., Багуля A.B., и др., Газовый электронный умножитель и его работа совместно с микростриповой газовой камерой. Препринт ФИАН № 17, М., 1998.

111. Bagulya А. V., Grishin V. М.,., Negodaev М. А., et al., Microstrip Gas Chamber for Hl Forward Proton Spectrometer Preprint FIAN № 12, 1996.

112. Негодаев M.A., Ларичев А.Н., Жуков В.Ю., и др., Газовый электронный умножитель, ПТЭ, 1 (1999) 88-91. .

113. T.Lohse, et al., An experiment to study CP violation in the B-system using an internal target at the HERA proton ring. DESY-PRC 94/02, 1994.

114. Bagaturia Y., Baruth O.,., Negodaev M., et al., Studies of aging and HV break down problems during development and operation of MSGC and GEM detectors for the inner tracking system of HERA-B, NIM A490 (2002) 223-242.194

115. F. Sauli, et al., Development of micro-strip chambers for radiation detection and traking at high rates, Status Report, CERN/DRDC/93-34, 1993.

116. F. Sauli, et al., Development of micro-strip chambers for radiation detection and traking at high rates, Status Report, CERN/DRDC/94-45, 1995.

117. CMS-collaboration, Status Report and milestones, CERN/LHCC 94-20, 1994

118. S.B. Visbeck, Untersuchungen von Prototypen der Mikrostreifen Gaskammern (MSGC) des inneren Spurkammersystems des HERA-B Experiments, Diploma Thesis, Heilderberg, 1996.

119. T.M. Walter, Contributions to the development of micro-strip gas chambers (MSGC) for the HERA-B experiment, Ph. D. Thesis, Universität Zurich, 2001.

120. B. Schmidt, Nucl. Instr. And Meth. A 419 (1998) 230.

121. S. Keller, et al., Nucl. Instr. And Meth. A 419 (1998) 382.

122. V.Peskov, et al., Nucl. Instr. And Meth. A 392 (1997) 89.

123. A. Bressan, et al., Nucl. Instr. And Meth. A 424 (1999) 321.

124. S. Keller, Funkenuberschlage in Mikrostreifengasdetektoren, Diploma Thesis, Siegen, 1998.

125. G. Bayatian, et al., The tracker Project, CMS TDR 5, CERN/LHCC 98-6, 1998.

126. S. Beirle, et al., Nucl. Instr. And Meth. A 423 (1999) 297.

127. M. Hildebrandt, Entwicklung und Bau der Detektoren fur das Innere Spurkammersystem bei HERA-B, Ph.D Thesis. Heidelberg, 1999.

128. H.-B. Dreis, et al., Operation of a large GEM-MSGC detector in a high intensity hadronic test beam using fully pipelined readout electronics, LHCb Note TRAC-98/060.

129. J.E. Bateman, et al., The experimental characterisation of gas microstrip detectors, III lifetime characteristics, RAL Report, RAL -94-032, 1995.

130. M. Ziegler, et al., Nucl. Instr. And Meth. A 471 (2000) 260.

131. S. Bachmann, et al., Nucl. Instr. And Meth. A 470 (2001) 561.195

132. Y. Bagaturia, S. Cheviakhov,., M. Negodaev, et al., Inner Tracker performance in 2000, HERA-B Internal Note 01-060 .

133. Негодаев M.A. и др. Работы по модернизации системы внутреннего трекера HERA-B в 2001г. Препринт ФИАН № 15 М. 2002.

134. Abt I., Adams М.,., Negodaev М. et al., Eur.Phys.J.C29 (2003) 181-190.

135. Abt I., Adams M.„., Negodaev M. et al., Physics Letters В 561 (2003) 6172.

136. Abt I., Adams M.,., Negodaev M. et al., Eur.Phys.J.C26 (2003) 345-355.

137. Abt I., Adams M.,., Negodaev M. et al., Phys.Lett. В 596 (2004) 173-183.

138. Abt I., Adams M.,., Negodaev M. et al., Phys.Rev.Lett. 93:212003,2004

139. Abt I., Adams M.,., Negodaev M. et al., Phys.Lett. B638 (2006) 407-414

140. Abt I., Adams M.,., Negodaev M. et al., Phys. Rev. D, vol.73, 052005, issue 5, 2006

141. Abt I., Adams M.,., Negodaev M. et al., Phys.Lett.B,638:415- 421,2006

142. Abt I., Adams M.,., Negodaev M. et al., Phys. Lett. B,638:13-21, 2006

143. Abt I., Adams M.,., Negodaev M. et al., Eur.Phys.J.C50:315-328,2007

144. Abt I., Adams M.,., Negodaev M. et al., Phys.Lett.B,650:103-110,2007

145. Abt I., Adams M.,., Negodaev M. et al., Eur.Phys.J.C49:545-558,2007

146. Abt I., Adams M.,., Negodaev M. et al., Eur.Phys.J.C52 (2007), 531-542

147. Altunbas C., Capeans M., Dehmelt K., et al., NIM A490 (2002) 177.

148. Gudden B.and Pohl R. Z. Phys. 17 (1923) 331.

149. Robertson R., Fox J.J. and Martin A.E. Phil. Trans. R. Soc. A 232 (1934) 463.

150. Kania D.R., Landstrass M.I., Piano M.A., Pan L.S. and Han S. Diamond Relat. Mater. 2 (1993) 1012.

151. Manfredotti C., Polesello P., Truccato M., Vittone E., LoGiudice A. and Fizzotti F. Nucl. Instrum. Methods A410 (1998) 96.

152. Bauer C. et al. Nucl. Instrum. Methods A383 (1996) 64.

153. Smith S.D. and Taylor W. Proc. Phys. Soc. 79 (1962) 1142196

154. Gan K.K et al. Diamond detectors for experiments at high luminosity colliders, in Advancies in New Diamond Science and Technology, ed. by S. Saito et al., MYU, Tokyo, 1994, p. 687.

155. White C.NIM, A351 (1994)217.

156. Borchelt F. et al. NIM, A354, (1995) 318.

157. Pan L.S. et al., J. Appl. Phys., 74, (1993) 1086.

158. Han S. Rev. Sci. Instrum. 68 (1997) 647.

159. Ralchenko V.G. et al. Large-area diamond deposition by microwave plasma, paper presented at the Int. Conf. Diamond'96, 8-13 September 1996, Tours, France, paper #8.007.

160. Ральченко В.Г., Смолин А.А.,., Негодаев M.A. и др., Применение поликристаллических алмазных пленок для детектирования частиц высоких энергий, Препринт ФИАН № 5, М., 1997.

161. Bagulya A.V., Grishin V.M.,., Negodaev M.A., et al. On fluctuations of signals produced by relativistic charged particles in diamond detectors // Nucl. Instr. Meth., A-374, 278 (1996).

162. Gan K.K. et al Diamond detectors for experiments at high luminosity colliders, in Advancies in New Diamond Science and Technology, ed. by S. Saito et al, MYO, Tokyo, 1994, p. 687.

163. RD42 Collaboration Meeting, May 23-24, 1996, CERN, Geneva, Switzerland.

164. Bauer С et al. NIM, 1995A367 207148 Han S. 1997 Rev. Sci. Instr 68 647

165. Meier D et al 1999 NIM A426 173

166. Zoeller M.M. et al. 1997 IEEE Trans. Nucl. Sci. 44 815