طراحي و ساخت دستگاه اندازه‌گيري دز پرتوهاي گاما با استفاده از ترانزيستورهاي ماسفت بر اساس جابه‌جايي ولتاژ آستانه

Design and construction of dose-measuring device using MOSFET transistors based on threshold voltage shift

يكي از مسائل بسيار مهم در تأسيسات پرتودهي و مأموريت‌هاي فضايي، تعيين دز حاصل از ذرات يونيزان موجود در محيط پرتويي است. دزيمترهاي ماسفت از جمله ابزارهاي اندازه‌گيري دز در اين محيط‌ها مي‌باشند كه علاوه‌بر حساسيت بسيار بالا نسبت به پرتو، قابليت تحمل شار بالايي از ذرات را نيز دارند. اين ابزار هم‌چنين داراي حجم كوچك، توان مصرفي پايين و قابليت اطمينان بالا هستند. هدف از اين كار، طراحي و ساخت يك سامانه دزيمتر پرتويي ماسفت براساس تغييرات ولتاژ آستانه ترازيستور مي‌باشد. كاليبراسيون پرتويي اين سامانه با پرتودهي ماسفت‌ها در دزهاي مختلف (از 5 تا Gy 100) در آزمايشگاه استاندارد ثانويه SSDL، سازمان انرژي اتمي، كرج انجام گرفت. وابستگي دمايي اين ترانزيستورها نيز با توجه به ضريب تغييرات دمايي در تمامي اين اندازه‌گيري‌ها لحاظ شد. نتايج نشان مي‌دهد، پاسخ اين ماسفت‌ها به دز پرتويي مختلف تقريباً به‌صورت خطي بوده و داراي حساسيتي در حدود 1 تا mV/Gy 6 است كه مي‌توان بسته به محيط پرتوي و ابعاد مورد نياز اين ماسفت‌ها از انواع مختلف آن استفاده كرد.

One of the most important issues in radiation facilities and space missions is determining the dose of ionizing particles in the radiation environment. MOSFET dosimeters are among the tools for measuring doses in these environments, which in addition to very high sensitivity to radiation, can also withstand high flux of particles. These tools also have a small volume, low power consumption and high reliability. The purpose of this work is the design and construction of a MOSFET radiation dosimeter system based on the threshold voltage shifts. Radiation calibration of this system has been performed by irradiating MOSFETs in different doses (from 5 to 100 Gy) in the secondary standard center (SSDL) in Karaj. The temperature dependence of these transistors is also considered in all measurements according to the coefficient of temperature change. The results showed that the response of these MOSFETs to different radiation doses is almost linear and has a sensitivity of about 1 to 6 mV/Gy and depending on the radiation environment and the required dimensions of these MOSFETs, different types can be used.