Detektory diamentowe dla dozymetrii klinicznej Barbara Marczewska NZ58
Plan prezentacji: 1. Niektóre własności diamentów 2. Dlaczego detektory diamentowe? 3. Detektor na bazie diamentu naturalnego 4. Detektory na bazie diamentu syntetycznego (etapy badania próbek diamentowych, kontakty elektryczne, obudowy, testowanie) 4. Komercyjne detektory diamentowe 5. Czy diament jest materiałem XXI wieku? IFJ PAN 1.03.2012 2
Podstawowe informacje o diamencie król minerałów ; adamas [gr.] niepokonany; najwspanialszy wśród kamieni szlachetnych; zbudowany tylko z czterowartościowego węgla, jego alotropowa odmiana; niebywale trwały i twardy największa twardość wśród minerałów 10 w skali Mohsa; doskonała łupliwość; doskonale przewodzi ciepło, 5x lepiej od miedzi; bezbarwny i przeźroczysty, charakteryzuje się bardzo wysokim współczynnikiem załamania światła i silną dyspersją światła gra barw ogień ; używany nie tylko w jubilerstwie, ale i w przemyśle w elektronice, wiertnictwie, w obróbce skrawaniem; duża wartość zawarta w małej objętości lokata kapitału. IFJ PAN 1.03.2012 3
Niektóre własności diamentu Liczba atomowa 6 Gęstość 3.515 (gcm -3 ) Twardość 90GPa Wytrzymałość na ściskanie 8.3x10-13 N/m 2 Przewodnictwo cieplne Wsp. rozszerzalności termicznej Przepuszczalność światła 2x10 3 W/m/K 0.8x10-6 mm/k od UV do IR Rezystywność 10 16 Ωcm Domieszkowanie zmienia oporność właściwą od 10 16 do 10 6 Ω/cm Odporny na chemiczną korozję Biokompatybilny Tkankopodobny Z=6 (Z=7,42 dla tkanki miękkiej) IFJ PAN 1.03.2012 4
Własności diamentów Własności diament krzem Szerokość przerwy zabronionej (ev) Energia wytworzenia pary elektrondziura (ev) Stała dielektryczna przy 300 K 5.47 1.12 13 3.6 5.7 11.9 -niskiprąd ciemny - stabilność term. Ruchliowość elektronów (cm 2 V -1 s -1 ) 1500-2400 1450 - wysoka dynamika odpowiedzi Ruchliowość dziur (cm 2 V -1 s -1 ) 1000-2100 480 - wysoka dynamika odpowiedzi Prędk. nasycenia nośników (cms -1 ) 2.2 10 7 0.8 10 7 Czas życia (s) 10-9 2 10-6 2.5 10-3 Energia Wignera (ev) 43 13-20 - wysoka odporność radiacyjna IFJ PAN 1.03.2012 5
Nowoczesna radioterapia W radioterapii wymagany jest lokalny pomiar dawki pochłoniętej, często w polach o dużych gradientach dawki i dużej dynamice mocy dawki. Wymagana jest stabilność i niepewność pomiaru nie przekraczająca 1% i znajomość odpowiedzi energetycznej dla fotonów i elektronów (0.5 25 MeV). Rodzaje radioterapii: Teleradioterapia konformalna (wiązki zewnętrzne X i e ) Brachyterapia (źródła zamknięte) Intensity Modulated Radiation Therapy (IMRT) Intensity Modulated Proton Therapy (IMPT) Tomotherapy, Gamma knife, Cyber knife Beam 2 Beam 3 Beam 1 Beam 4 Beam 6 Beam 5 Detektor: nie powinien zaburzać pola, tkankopodobny małe wymiary, wysoką czułość, dobra stabilność krótko i długo czasową, liniowość wskazań względem dawki i mocy dawki, w zakresie terapeutycznym (wysoka dynamika odpowiedzi) znana zależności od energii, pożądany brak zależności kątowej
Detektor diamentowy PTW Freiburg Z katalogu PTW: małe rozmiary dobra rozdzielczość przestrzenna równoważnik tkanki miękkiej odporność radiacyjna wodoszczelny detektor diamentowy PTW Freiburg bardzo mała objętość czynna: 1-6 mm³ i grubość 0.3 mm Używany w wielu ośrodkach medycznych Wytwarzany w Dubnej na bazie wyselekcjonowanego diamentu naturalnego
Detektor diamentowy PTW Freiburg Certyfikat: do pomiarów w polach od 1 cm x 1 cm do 20 cm x 20 cm Numer seryjny 0-030 Napięcie polaryzacji +100 V do pomiarów skaningowych w IMRT i innych polach o dużym gradiencie dawki, do pomiarów z dużą rozdzielczością Prąd ciemny Czułość detektora ( 60 Co) <5 10-13 A 0,726 10-7 C/Gy - wysoka cena - długi czas oczekiwania Cel naszej pracy opracowanie detektora na bazie diamentu syntetycznego Dawka wstępna Grubość objętości czynnej Wodoodporność uchwytu <10 Gy 0,24 mm tak
Detektor diamentowy płytkie i głębokie pułapki P. Bergonzo, D. Tromson, C. Descamps, H. Hamrita, C. Mer, N. Tranchant, M. Nesladek, Improving diamond detectors: A device case Diamond & Related Materials 16 (2007) 1038 1043 IFJ PAN 1.03.2012 9
Prawo Fowlera i współczynnik G n = fτ σ = enµ = fτeµ τ = 1/ v d sn n 2 =f/ v d s σ = e µ (f / vd s ) 1/2 τ = 1/v d s(m+n) τ= 1/ v d sm σ = fτeµ = e µ f / v d s m i = AσV/d=AVfτeµ/L D r : moc dawki e: ładunek elektronu f: liczba par e-h na s, na jedn. objętości (proporcjonalna do mocy dawki, Dr) n: gęstość wolnych elektronów m: gęstość elektonów spułapkowanych µ: ruchliowść elektronów v d : prędkośc przemieszczania v sat : szybkość nasycenia nośników σ: przewodniość elektryczna τ: śr. czas życia elektronu między kreacją, a rekombinacją s: przekrój czynny dziury dla wolnego elektronu W: energia wytworzenia pary e-h T: czas pokonania drogi między kontaktami L: grubość próbki d: droga, jaką pokona elektron przed rekombinacją i i dark =A*D r Prawo Fowlera G -współczynnik wydajności (gain factor)
Detektor diamentowy PTW Freiburg przegląd literatury Dawka wstępna wymagana zawsze, wysokość zależy od detektora, około 5Gy Stabilność w czasie krótkoczasowa 0.1%-0.5%, dzienna 1% (obciążony), długoczasowa (miesiące) 1% Liniowość w zal. od dawki mniej niż 1% dla 0.25-15Gy Liniowość w zal. od mocy dawki 0.9< <1, wzrasta wraz ze wzrostem mocy dawki stabilność temperaturowa zmiana o 1% w przedziale 4-40 o C, 0.1%/ o Cdla 15-50 o C zależność kierunkowa mniej niż 2% dla kątów +/-150 o. zależność energetyczna mniej niż 1.5% dla 6-22MeV wiązki elektronów
Występowanie diamentów naturalnych IFJ PAN 1.03.2012 12
Diamenty naturalne z Jakucji Kopalnia Internationalnaja Kopalnia Mir IFJ PAN 1.03.2012 13
Selekcja diamentów naturalnych IFJ PAN 1.03.2012 14
Metoda HPHT (high pressure high temperature) 1796 diament jest węglem 150 lat później zsyntetyzowano go 1880 pierwsze kryształy 1953 Sztokholm 1954 General Electric Prasy hydrauliczne typu belt Nagroda Nobla dla Bridgmana za opracowanie urządzenia przenoszącego ciśnienia większe od 10 GPa 1730K i 55tys. atmosfer, katalizatory 15
Metoda HPHT (high pressure high temperature) Budowa prasy do poprawiania diamentów metoda HPHT: po prawej budowa komory reakcyjnej 1 - NaCl + 10% ZrO2, 2 - NaCl, 3 - proszek grafitowy, 4 - kryształ, 5 - arkusz grafitu, 6 ogrzewanie, po prawej japońska prasa typu Belt (www.kobelco.co.jp)
HPHT IFJ PAN 1.03.2012 17
Metoda HPHT Początek lat 90-tych Novosibirsk BARS - urządzenie wysokociśnieniowe nowego typu 1500 o C i 7GPa w obecności katalizatorów Metoda grafit - Ag2CO3 Warunki syntezy Diament 7,7 GPa; 2000 oc; 2 h obecny 7,7 GPa; 1900 oc; 0,5 h obecny 7,7 GPa; 1800 oc; 0,5 h obecny 7,7 GPa; 1700 oc; >2 h brak 7,7 GPa; 1600 oc; 12 h tylko częściowo 7,7 GPa; 1600 oc; 27 h tylko częściowo (1) kapsułka z prętem grafitowym i drucikiem Ag, (2) podwójna kapsuła molibdenowa, (3),(4) medium ciśnieniowe NaCl + 20%wag ZrO2, (5),(8) medium ciśnieniowe NaCl + 10%wag ZrO2, (6) folia wykonana z Ta, (7) grzejnik grafitowy, (9) stalowy pierścień, (10) osłona zewnętrzna. 18
Metoda CVD (Chemical Vapour Deposition) 1952 Union Carbide opisano nową niskocisnieniową metodę otrzymywania diamentów Lata 80-te Japonia wersja komercyjna Zasadniczą rolę odgrywa wodór wraz z metanem + ogrzanie węglowy deszcz osiadający na substracie Warstwy polikrystaliczne, na docelowych powierzchniach Większa czystość nie ma katalizatorów IFJ PAN 1.03.2012 19
CVD IFJ PAN 1.03.2012 20
monokryształy SC CVD na podkładzie HPHT J Achard, F Silva, A Tallaire, X Bonnin, G Lombardi, K Hassouni and A Gicquel High quality MPACVD diamond single crystal growth: high microwave power density regime, J. Phys. D: Appl. Phys. 40 (2007) 6175 6188 IFJ PAN 1.03.2012 21
Reaktor CVD w IFJ PAN Dane techniczne Typ reaktora: Plasma immersion Moc: 5 kw Częstotliwość mikrofal: 2,45 GHz Standardowe tempo przyrostu warstwy: do 6 mikrometrów/h Standardowe tempo przyrostu masy: 60 mg/h Ciśnienie robocze: od 10 do 100 Torr Rozmiar próbki: 50 mm (2 cale)
Diamenty jako detektory PASYWNE AKTYWNE TLD 800000 700000 Komora jonizacyjna 600000 500000 TL signal 400000 MTS-N 300000 CVD diamonds: AS3 S8 200000 S7 100000 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Temperature, o C Au diament e - h ELEKTROMETR UNIDOS, KEITHEY + 2.4 cm 0.9 cm
Diamenty naturalne i syntetyczne DIAMENTY NATURALNE SYNTETYCZNE PTW FREIBURG HPHT CVD DO BADAŃ MONO- POLI- KRYSTALICZNE 6mm IFJ PAN 1.03.2012 DETEKTORY 24
Projekty badawcze KBN i UE MAESTRO - Methods and Advanced Equipment for Simulation 1 and Treatment in Radiation Oncology DRIVE - Diamond Research on Interfaces for Versatile Electronics pierwsze SC CVD Zespół: Paweł Olko Tomasz Nowak Barbara Marczewska Fabio Schirru MAESTRO 6FP poli- CVD - TL SC CVD - det. 0 KBN poli-cvd RAS Novosibirsk HPHT DRIVE 6FP poli- CVD -TL SC CVD - det. SC CVD -kom. 7FP projekty odrzucone: MEDISENS MEDIBEAMS NEWDIAMOND 2000 2004 2008 2012 2016 IFJ PAN 1.03.2012 25
Diamenty CVD jako TLD Brak powtarzalności, wymagana anilacja TL signal 800000 700000 600000 500000 400000 300000 200000 MTS-N CVD diamonds: AS3 S8 S7 100000 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Temperature, o C 23 22 10 9 a b 300 o C c 350 o C d 400 o C e 350 o C 21 8 7 TL signal 20 19 18 17 16 serie: 1 2 3 4 5 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 TL signal 6 5 4 3 2 1 4 8 12 16 20 4 8 12 16 20 4 8 12 16 20 4 Detector number 8 12 16 20 4 8 12 16 20 series: 1 2 3 4 5 6 7 8
Diamenty CVD jako TLD CVD z Saclay dotowane tlenem TL signal, arb. units 180000 160000 140000 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0 5 4 Linearity Factor 3 2 1 50 100 150 200 250 300 350 Temperature, o C A1 A2 B A2 A1 B TL signal, arb. units 1000000 100000 10000 1000 100 10 A1 A2 B no annealing 1 0,1 1 10 100 Dose, Gy Annealing 400 o C/30 min 20 40 60 Dose, Gy 1. Marczewska, B., Furetta, C., Bilski, P., and Olko, P. Influence of UV Light on the Thermoluminescence of CVD Diamond Detectors Irradiated by Ionising Radiation. phys. stat. sol.(a)185, No.1,183-189(2001) 2. Marczewska B., Bilski P., Nesladek M., Olko P., Rębisz M. and Waligórski M.P.R. A Study of the Thermoluminescent Properties of CVD Diamond Detectors, phys.stat.sol.(a) 193, No. 3, 470 475 (2002) 3. Marczewska B., Olko P., Nesladek M., Waligórski M.P.R., Kerremans Y. CVD Diamonds as Thermoluminescent Detectors for Medical Applications, Radiat. Prot. Dosim. 101, Nos. 1-4 (2002) 485 4. B.Marczewska, P.Bilski, P.Olko, M.Nesladek, M.Rębisz, M. J. Guerrero On the Dose Response of Some CVD Diamond Thermoluminescent Detectors Radiat. Prot. Dosim. (2006), Vol. 119, No. 1-4, pp. 319-322; 5. B. Marczewska, D. Tromson, C. Descamps, P. Bilski, F. Schirru, T. Nowak, A. Bogus, Thermoluminescent Properties of CVD Diamonds for Radiation Protection and Radiotherapy Applications, phys. stat. sol. (a) 204, No.9, 3036-3040 (2007) 6. B. Marczewska, P. Bilski, P. Olko, M. Nesládek, P. Bergonzo, M. Rębisz, M.P.R. Waligórski, CVD Diamond Wafers as Large-Area Thermoluminescence Detectors for Measuring the Spatial Distribution of Dose, phys. status solidi (a) 199 (2003) 119;
Diamenty CVD jako 2-D TLD czytnik TL z kamerą CCD aplikator Ru-106
Dobór diamentów - badanie Przygotowanie kryształów diamentu syntetycznego: - trawienie powierzchni, - napylenie warstwy złota tworzącego kontakt elektryczny, - naklejenie za pomocą kleju zawierającego srebro do miedzianej blaszki
Dobór diamentów - badanie Proces badania detektorów opartych na syntetycznych diamentach: Zbadanie wielkości i charakterystyki prądu ciemnego diamentu na stanowisku próżniowym I (dark current), A 8,00E-013 6,00E-013 4,00E-013 2,00E-013 0,00E+000-2,00E-013-4,00E-013 D1 D2 D3 E1 E2 F1-6,00E-013-8,00E-013-300 -200-100 0 100 200 300 Voltage, V
Uchwyty do badania próbek diamentowych Uniwersalny uchwyt do badania próbek o różnej geometrii Uchwyt do badania próbek w temp. do 300 o C
Uchwyty do badania diamentów Plastic A-150 lub Solid Water
Detektor diamentowy SC CVD, CEA Saclay, MAESTRO 3 cm 2.4 cm 1.9 cm 0.9 cm Uchwyty z IFJ PAN (coaxial cable) 6mm Uchwyt z CEA Saclay (triaxial cable) MAESTRO reporting, final meeting in Kraków, October 2009
Kontakty elektryczne Density of current (ma.cm -3 ) 10 1 0,1 0,01 1E-3 1E-4 1E-5 1E-6 1E-7 1E-8 Kontakty Ni/Au 1E-9-20 -15-10 -5 0 5 10 15 Elecric field (kv.cm -1 ) Current (A) 10-3 (b) 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-10 10-11 10-12 (a) 0 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 Time (s) Current (arb. un.) 1.0 (a) 0.8 0.6 (b) 0.4 0.2 0.0 0 400 800 1200 Time (s) (a) Kontakty Au i (b) Ti/Pt/Au Górka B., Nilsson B., Fernández-Varea J. M., Svensson R. and Brahme A. (2006). Influence of electrodes on the photon energy deposition in CVD-diamond dosimeters studied with the Monte Carlo code PENELOPE. PHYS MED BIOL 51, 3607 3623.
Kontakty elektryczne Diamond Detector Ltd (DDL) A. Galbiati, S. Lynn, K. Oliver, F. Schirru, T. Nowak, B. Marczewska, J. A. Dueńas, R. Berjillos, I. Martel, L. Lavergne Performance of Monocrystalline Diamond Radiation Detectors Fabricated Using TiW, Cr/Au and a Novel Ohmic DLC/Pt/Au Electrical Contact IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol. 56, No.4, 2009, 1863-1874
Kontakty elektryczne A. Galbiati, S. Lynn, K. Oliver, F. Schirru, T. Nowak, B. Marczewska, J. A. Dueńas, R. Berjillos, I. Martel, L. Lavergne Performance of Monocrystalline Diamond Radiation Detectors Fabricated Using TiW, Cr/Au and a Novel Ohmic DLC/Pt/Au Electrical Contact IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol. 56, No.4, 2009, 1863-1874
MAESTRO Validation protocols for dosimeters in highly conformal radiotherapy stabilność, powtarzalność, stosunek szumu do sygnału: stabilność = (odch.stand. prądu/śr.prąd) x 100 0.3 1% powtarzalność = (odch. stand. ładunku/ śr. ładunku) x 100 <0.5% B/S = (prąd ciemny/sygnał) x 100 0.8 % zależność od dawki i od mocy dawki: Prawo Fowlera I D
Detektor diamentowy badanie własności saturation current [na] 180 160 Detector S8 12 ma 140 10 ma 120 100 80 5 ma 60 2 ma 40 1 ma 20 0 0 100 200 300 400 500 time [s] Current (na) 6 4 2 0 100 200 300 400 Time (s) Current (pa) 150 100 50 0 10 Time (s) 20 09:19:10 09:20:56 2,0 Co-60, 3.07Gy/min B1 1,5 A1 Current, na 1,0 A3 0,5 0,0 0 200 400 600 800 Time, s
Detektor diamentowy SC CVD, CEA Saclay, MAESTRO SC CVD diament wyhodowany na substracie HPHT CVD HPHT naniesienie kontaktów, wykonanie uchwytu Uchwyty z IFJ PAN (coaxial cable) Uchwyt z CEA Saclay (triaxial cable) 3 cm 1.9 cm 2.4 cm 0.9 cm 6mm MAESTRO reporting, final meeting in Kraków, October 2009
Detektor diamentowy SC CVD, CEA Saclay, MAESTRO Napromienianie: Varian, Siemens 6 MV photons SSD=100 cm, na głębokości 5 cm, rozmiar pola: 10 cm 10 cm moc dawki= 200 MU/min Current [na] 6 4 2 Detektory: komora jonizacyjna semiflex 0.125 cm 3, PTW type 31002 SC Diamond Detectors CEA 0.534 mm 3 0 0 10 20 30 40 50 60 Time [s] diamond CEA Ø 5.5 mm L 6.5 mm Powtarzalność: 0.2% (0.5%) Stabilność: 0.08% (0.5%) Sygnał do szumu: 1200 for 200 MU/min (1000) Czułość SCDD: 215 nc/gy/mm 3 Czułość komory jon.: 0.284 nc/gy/mm 3 (S/N : 1000) MAESTRO reporting, final meeting in Kraków, October 2009, D. Tromson, M. Rebisz-Pomorska, N. Tranchant, A. Isambert, F. Moignau, A. Moussier, B. Marczewska and P. Bergonzo Single-Crystal CVD Diamond detector for high resolution dose measurement for IMRT and novel radiation therapy techniques, Diam. Rel. Mat. 19 (2010) 1012-1016
Detektor diamentowy SC CVD, CEA Saclay, MAESTRO Napromienianie: Oncor, Siemens 6 MV photons IMRT : Step and shoot SSD=100 cm, na głębokości 5 cm in MatriXX SP34 phantom, rozmiar pola 10 cm 10 cm moc dawki = 300 UM/min Electrometry : Keithley 6517 Unidos Detektory : Komora jonizacyjna 0.125 cm 3, PTW type 31002 SC Diamond Detectors CEA 0.534 mm 3 Ø 5.5 mm L 6.5 mm MAESTRO reporting, final meeting in Kraków, October 2009, D. Tromson, M. Rebisz-Pomorska, N. Tranchant, A. Isambert, F. Moignau, A. Moussier, B. Marczewska and P. Bergonzo Single-Crystal CVD Diamond detector for high resolution dose measurement for IMRT and novel radiation therapy techniques, Diam. Rel. Mat. 19 (2010) 1012-1016 IMRT: Nasopharyngeal carcinoma
Detektor diamentowy SC CVD, CEA Saclay, MAESTRO IMRT : Nasopharyngeal carcinoma TPS KonRad Siemens : 7 fields Field 4 Dose Profile on Y-Axis In depth Dose Profile on X-Axis 6 SCDD IC x 31 times In XY surface perpendicular to beam Current [na] 4 2 Current [na] 0,15 0,10 0,05 0,00 SCD D IC x 3 1 40 50 6 0 70 Time [s] 0 0 20 40 60 80 Time [s] MAESTRO reporting, final meeting in Kraków, October 2009, D. Tromson, M. Rebisz-Pomorska, N. Tranchant, A. Isambert, F. Moignau, A. Moussier, B. Marczewska and P. Bergonzo Single- Crystal CVD Diamond detector for high resolution dose measurement for IMRT and novel radiation therapy techniques, Diam. Rel. Mat. 19 (2010) 1012-1016
Detektor diamentowy (COOK Kraków) Materiał: diament SC CVD z DD4, 4.7 x 4.7mm2 x 500µm detector-grade quality, zawartość N i B mniejsza niż 5 ppb Kontakty: novel ohmic metallization in a sandwich configuration sputter deposition diamond-like carbon (3 nm), platyna 16 nm, złoto 200 nm średnica 3mm, v =3.5 x10 3 cm 3. Testy: IFJ: Theratron 680E COOK Kraków: akceleratory 6MV i 18MV x-rays Varian Clinac CL2300 C/D. 2.4 cm 0.9 cm F. Schirru, K. Kisielewicz, T. Nowak, B. Marczewska, Single Crystal Diamond Detector for Radiotherapy, J. of Phys. D: Appl. Phys. 43 (2010) 265101.
Detektor diamentowy (COOK Kraków)
Detektor diamentowy (COOK Kraków) Wyniki: 1. Prąd ciemny na poziomie 2.5X10-13 A 2. Sygnał na poziomie 10-8 A, S/B= 5.1x10 4 3. Stabilność 0.5% 4. Stabilizacja sygnału po 0.2 s 5. Czułość detektora 1.65 x10 7 CGy 1 mm 3 6. G= 0.8 7. Liniowość: 0.5 2.0 Gy min 1 dla prom. gamma 1.0 6.0 Gy min 1 dla 6 i 18MV dla prom. x 8. mała zależność od energii Bardzo wysoka jakość diamentu SC CVD dobre działanie detektora!!! F. Schirru, K. Kisielewicz, T. Nowak, B. Marczewska, Single Crystal Diamond Detector for Radiotherapy, J. of Phys. D: Appl. Phys. 43 (2010) 265101. Marczewska B., Nowak T., Olko P. Nesladek M., Waligórski M.P.R. Studies on the Application of CVD diamonds as Active Detectors of Ionising Radiation Physica B, Vol 308-310(2001)1213-1216 B. Marczewska, T. Nowak, P. Olko, W. Gajewski, Yu. Pal yanov, I. Kupriyanov, M.P.R. Waligórski, Synthetic Diamonds as Active Detectors of Ionising Radiation, Diam. Rel. Mat. 13(2004)918; B. Marczewska, I. Kupriyanov, Yu. Pal yanov, T. Nowak, P. Olko, M. Rębisz, and M.P.R.Waligórski A study of radiation dosimeters based on synthetic HPHT diamond, Diam. Rel. Mat. 16(2007)191-195;
Detektor diamentowy sandwichowy S. Almaviva, I. Ciancaglioni, R. Consorti, F. De Notaristefani, C. Manfredotti, Marco Marinelli, E. Milani, A. Petrucci, G. Prestopino, C. Verona, G. Verona-Rinati, Synthetic single crystal diamond dosimeters for conformal radiation therapy application, Diam. and Rel Mat. 19(2010)217
Detektory komercyjne: Diamond Detector Ltd High Purity Single Crystal Diamond Dosimeter High Purity Single Crystal Gamma Insensitive Thermal Neutron Detector package consisting of a high purity single crystal diamond detector wih a Li6F neutron conversation layer on one face. Range of Beam Position Monitors in High Purity Single Crystal mounted on Roger4003 PCB
Detektory komercyjne: Cividec BEAM INSTRUMENTATION A1 Diamond Beam Loss Monitor A2 Diamond Particle Counter A3 Diamond Phase Monitor A4 Diamond Dosimeter A5 Diamond Calorimeter DIAMOND BASED DETECTORS B1 scvd Diamond Detector B2 pcvd Diamond Detector B3 scvd Diamond MIP Monitor B4 pcvd Diamond MIP Monitor RF AMPLIFIER C1 Ultra Fast 20 db, 2 GHz Broadband Amplifier C2 Ultra Fast 40 db, 2 GHz Broadband Amplifier C3 Low Noise Fast 40 db, 500 MHz Amplifier C4 Low Noise Fast 240 MHz Shaping Amplifier C5 Low Noise Fast 80 MHz Shaping Amplifier C6 Low Noise Fast Charge Amplifier BROADBAND COMMUNICATION R1 Capacitive couplers 2 khz 30 MHz R2 Inductive couplers 1 MHz 30 MHz R3 Engineering software for SMART GRID system design R4 Training software solutions
Czy diament jest materiałem XXI wieku? Płytki CVD o śr. do 8 cali (20cm) i gr. 1mm Cena poniżej 1$ za 1 karat (0.2g) Zastosowania: 1. Obróbka mechaniczna, do cięcia kompozytów (Al/Si) 2. Odprowadzenie ciepła elektronika, opto-elektronika 3. W optyce okna szeroki zakres przepuszczalności, przezroczystość, odporność na szok termiczny 4. Elektronika ale tylko SC 5. Filtry surface acoustic wave (SAW) częstotliwości radiowe w drgania mechamiczne telefony komórkowe 6. Ekrany FEDs (Field Emission Displays) negative electron affinity, emisja e w próżni, wysoka jasność, pow. nawet m 2 7. Druty kompozytowe 8. Mikromechanika zębatki, części mechanizmów 9. Detektor cząstek - SC
Czy diament jest materiałem XXI wieku? 1. Epoki kamienia łupanego, brązu, żelaza, stali do wytwarzania narzędzi obecnie epoka krzemu krzem wzmacnia siłę ludzkiego rozumu komputery, procesory, półprzewodniki przegrzewanie zastąpienie krzemu diamentem 2. Cechy diamentu zależą od warunków 55 o C do +125 o C, powyżej 400 o C przew. cieplna drastycznie maleje, zmiana stałych sieciowych, mniejsza rezystywność 3. Przy 700 800 o C grafityzacja lokalna i na całej powierzchni 4. Grafityzacja utrudnia proces domieszkowania (implantacji) 5. Mimo postępu w ostatnich latach komercjalizacja niska 6. Poprawa opłacalności wytwarzania 7. Najbardziej obiecujące: ekrany płaskie $435 million elektronika wysokotemperaturowa $16 billion Wywiad z prof. Grabskim, Polityka 2007 Jan Schmidt Technologie diamentowe diament w elektronice, OWPW 2005 Diamond thin films: a 21st-century material - by Paul W. May Phil. Trans. R. Soc. Lond. A (2000) 358, 473 495 Dr I. Kupriyanov kontakt mailowy