3.2 Ảnh hưởng của phông lên detector CDC
3.2.2.1 Ảnh hưởng của tia gamma và hạt mang điện
Các hạt tích điện và bức xạ điện từ chủ yếu gây ra hiệu ứng ion hóa trong linh kiện bán dẫn. Hình 3.7 trình bày sự ảnh hưởng của bức xạ lên một transistor. Oxide và oxide-silicon bẫy điện tích trong PMOS transistor. Ta thấy rằng thế ngưỡng của transistor trôi dần theo sự tăng của liều chiếu[4].
Hình 3.7 Hiệu ứng bẫy điện tích trong CMOS làm tăng thế ngưỡng[4] Ngồi ra, khi bị chiếu xạ các linh kiện rất dễ thay đổi một số thông số như là độ dẫn điện, làm tăng dòng dò, giảm thế đánh thủng giữa cực máng và cực nguồn, làm giảm sự linh động bề mặt ....
Cường độ bức xạ ion hóa ảnh hưởng đến hệ bảng mạch được đánh giá thông qua liều hấp thụ, là năng lượng mà hạt để lại trên một đơn vị thể tích trong bản mạch trong một đơn vị thời gian. Vì thế tổng liều trong một năm được tính theo cơng thức sau:
year t V density site EnergyDepo Dose * * * (3.1) Trong đó :
- Dose là liều hấp thụ và được tính theo đơn vị Gy/year - V là thể tích, [cm3]
- t là thời gian chiếu [s],
- EnergyDeposite là năng lượng mà hạt bức xạ để lại trong bản mạch, và
được tính theo đơn vị J.
- density là mật độ, đơn vị là kg/cm3
Liều hấp thụ cực đại mà bản mạch detector có thể hoạt động hiệu quả và bền vững trong suốt thời gian thí nghiệm là 100Gy/năm. Giá trị này được thiết lập dựa vào các số liệu ở thí nghiệm Belle và kết quả thực nghiệm bằng cách
Nghiên cứu ảnh hưởng của phông neutron lên detector CDC trong thí nghiệm Belle II
chiếu chùm gamma lên bảng mạch được thực hiện ở Đại học Tổng hợp Tokyo [15] /******************************************************** if(pdg != 2112) { for(int j = 0; j<19; j++) {
if(pos>rmin[j] && pos<rmax[j])
{ tmp[j] += energyDeposite; } } } for(int k = 0; k<19; ++k) { Dose[k]= tmp[k]*year*1000*MevJ/density/vol[k]/intTime; // 1000 --> Gev to Mev
// MevJ = 1.602176e-13 : To convert Mev to Jun
}
/***********************************************
Phân tích dữ liệu mơ phỏng Monter Carlo ta có được tổng liều chiếu lên các bảng mạch trong một năm như biểu đồ ở hình 3.8.
Ta thấy rằng hệ bảng mạch chủ yếu bị ảnh hưởng của bức xạ từ hiệu ứng Bhabha của chùm năng lượng thấp (phần mầu đỏ) vì vị trí của các bảng mạch nằm ở ngay phía đi ra của chùm positron. Các lớp trong cùng chịu ảnh hưởng lớn nhất và ảnh hưởng giảm dần theo bán kính. Liều hấp thụ cực đại ở lớp thứ nhất khoảng 21Gy/year. Trong khi đó liều cực đại mà hệ bản mạch có thể chịu được là nhỏ hơn 100Gy/year. Vì vậy với liều hấp thụ hiện nay, hệ bản mạch có thể hoạt động bền vững suốt thời gian làm thí nghiệm.