Публікації

1. Arun S. Wagh, S.Yu. Sayenko, A.N. Dovbnya, V.A. Shkuropatenko, R.V. Tarasov, A.V. Rybka, A.A. Zakharchenko. Durability and shielding performance of borated Ceramicrete coatings in beta and gamma radiation fields // Journal of Nuclear Materials. 2015, vol. 462, pp. 165–172.

   Резюме Стаття (PDF) Ceramicrete^TM, a chemically bonded phosphate ceramic, was developed for nuclear waste immobilization and nuclear radiation shielding. Ceramicrete products are fabricated by an acid–base reaction between magnesium oxide and mono potassium phosphate. Fillers are used to impart desired properties to the product. Ceramicrete’s tailored compositions have resulted in several commercial structural products, including corrosion- and fire-protection coatings. Their borated version, called Borobond^TM, has been studied for its neutron shielding capabilities and is being used in structures built for storage of nuclear materials. This investigation assesses the durability and shielding performance of borated Ceramicrete coatings when exposed to gamma and beta radiations to predict the composition needed for optimal shielding performance in a realistic nuclear radiation field. Investigations were conducted using experimental data coupled with predictive Monte Carlo computer model. The results show that it is possible to produce products for simultaneous shielding of all three types of nuclear radiations, viz., neutrons, gamma-, and beta-rays. Additionally, because sprayable Ceramicrete coatings exhibit excellent corrosion- and fire-protection characteristics on steel, this research also establishes an opportunity to produce thick coatings to enhance the shielding performance of corrosion and fire protection coatings for use in high radiation environment in nuclear industry.

2. L. Davydov, P. Fochuk, A. Zakharchenko, V. Kutny, A. Rybka, N. Kovalenko, S. Sulima, I. Terzin, A. Gerasimenko, M. Kosmyna, V. Sklyarchuk, O. Kopach, O. Panchuk, A. Pudov, A. E. Bolotnikov, and R. B. James. Improving and Characterizing the Quality of (Cd,Zn)Te Crystals for Detecting Gamma Radiation // IEEE Transactions of the Nuclear Science. 2015, vol. 62, no. 4, pp. 1779– 1784.

   Резюме Стаття (PDF) Cd_0.9Zn_0.1Te ingots were synthesized from pure components (6N purity Cd, Zn, Te, with In as the dopant) and subsequently grown from the melt under an argon overpressure. Graphite crucibles (with and without an inner coating of pyrolytic BN) were used. The temperature gradient in the solidification zone was 7-30 K/cm, and the growth rate was 0.6-1 mm/hour. We investigated the chemical composition, structure, and electrical properties of the grown crystals, and established the relationships with their growth conditions. The bottom, middle, and top of the ingots had n-type conductivity, but slightly different properties. Resistivity reached a maximum in the middle of the ingots ((2.5-5)×10¹⁰ Ohm-cm), and was less at the edges ~0.8×10¹⁰ Ohm-cm. The value of the bandgap was minimal in the middle of the ingots (~1.5 eV), and 1.53-1.55 eV at the edges. The compensation degree (Nd/Na) of the energy level, responsible for the low dark conductivity, showed a maximum value at the bottom of the ingots (~60-90 %), and a minimum in the ingots’ middle part (1-2 %). The crystals were then used to fabricate Cd(Zn)Te detectors for gamma radiation.

3. V.A. Bilous, V.M. Borysenko, V.M. Voevodin, S.Yu. Didenko, M.І. Il’chenko, І.M. Neklyudov, О.V. Rybka. Dependence of the Radiation-Protective Efficiency of Al–Pb Multilayer Composites on Their Structure. Materials Science: Volume 50, Issue 4 (2015), Pages 600-603.

   Резюме Стаття (PDF) We describe the methods and the results of the experiments with passing of monochromatic beams of electrons with an energy of 2.5 МеV through specimens of aluminum and Al–Pb layered composites with different internal architectures. It is shown that, as compared with aluminum, the investigated composites are characterized by a higher absorptivity. This enables us to reduce the weight of the radiation-protective structure with preservation of the efficiency of protection on the level of aluminum or increase the efficiency of protection preserving the constant weight of the entire structure.

4. Iu. Nasieka, V. Strelchuk, M. Boyko, V. Voevodin, A. Vierovkin, A. Rybka, V. Kutniy, S. Dudnik, V. Gritsina, O. Opalev, V. Strel’nitskij. Raman and photoluminescence characterization of diamond films for radiation detectors // Sensors and Actuators A: Physical. 2015, vol. 223, pp. 18–23.

   Резюме Стаття (PDF) The structural quality of the diamond films (DF) deposited on a molybdenum (Mo) substrate seeded with micron-sizes diamond crystals and on unseeded one were characterized using micro-Raman (μ-RS) and photoluminescence (PL) spectroscopy. It was found that first-order μ-RS spectra of both films consist of three main peaks with the frequencies 1337 cm⁻¹, 1393 cm⁻¹ and 1569 cm⁻¹. The mentioned peaks are attributed to the diamond vibration mode T2g in the center of the Brillouin zone, the vibration modes D(A1g) and G(E2g) of the disordered graphite structure and the crystalline one, respectively. The intensity of the diamond related line in the spectrum of DF on the seeded substrate is much smaller and the peak is wider (11.5 cm⁻¹) relative to the natural diamond (2 cm⁻¹); the peak is somewhat smaller and wider relative to the DF on the unseeded substrate (10 cm⁻¹). Such features in the μ-RS spectra of both films indicate that the process of the substrate seeding with the diamond crystal seed leads to the synthesis of DF with a relatively small defect density and with a more homogeneous distribution of the residual strains. In the PL spectra, the lines caused by the recombination centers with the participation of the nitrogen impurity atoms are prevailing. The defects of the dominating type are the nitrogen-vacancy complexes [N-V] ⁰ and [N-V] ⁻. The intensities of the nitrogen complex related lines in the PL spectra of DF on the seeded substrate are smaller, which indicates smaller defects concentration than in the DF on the unseeded one. From the analysis of the μ-RS and PL data, we summarize that seeding of the substrate with diamond crystals leads to the improving of the crystalline perfection. However, the electrical measurements and the analysis of the performance of the detectors based on the DFs, show that DFs on the unseeded substrate have higher suitability for the detectors manufacturing.

5. Iu. Nasieka, V. Strelchuk, M. Boyko, A. Rybka, V. Kutniy, D. Nakonechnyj. The comprehensive evaluation of the structural and functional properties of the gas-statically treated Au–CdZnTe–Au structures for X- and gamma-ray detectors // Radiation Physics and Chemistry. 2015, vol. 113, pp. 47–52.

   Резюме Стаття (PDF) The influence of the gas-static processing on the optical, structural and electrophysical properties of Au–CdZnTe–Au structures, used in X- and gamma-ray detectors, was investigated. The processing, which is described in detail in the experimental part, was done in a laboratory-scale setup “GAUS-4/2000-35” with the following process parameters: pressure = 0.32±0.02 GPa, temperature ~170°C, time=2 h. The influence of the mentioned processing on the photoluminescence, the Raman scattering, the electric resistance, the I–V characteristics and the spectrometric parameters of the Au–CdZnTe–Au structures was determined. The physical mechanisms, through which the gas-static processing induces changes in the structural and functional properties, were analyzed. It was observed that the gas-static processing (with the above-mentioned process parameters) of the Au–CdZnTe–Au structures leads to a significant increase of the electric resistance of the structures; it also leads to the increase of the intensity of the photoelectric absorption peak when the respective detector is registering X- and gamma-radiation with energy near 32.19 keV. The Raman and photoluminescence data indicates the formation of the surface oxides TeO_x and the compensation of Cd vacancies by Au atoms. The assumption that, under the discussed processing, two different rival processes modify the Au–CdZnTe junction due to the influence of the increased temperature ~170°C and pressure ~0.3 GPa, was suggested. The first process is the formation of TeO₂ oxide (which increases the electric resistance) on the contact; the second process is the destruction of the surface films of the oxides and the absorbed gases. Most likely, the first process is dominant, which was evidenced by the Raman and photoluminescence measurements.

6. A.B. Batrakov, E.G. Glushko, А.М. Yegorov, А.А. Zinchenko, Yu.F. Lonin, А.G. Ponomaryov, A.V. Rybka, S.I. Fedotov,V.T. Uvarov. Study of hard X-ray bremsstrahlung at the radiation-beam complex “TEMP” // Problems of Atomic Science and Technology (PAST). Nuclear Physics Investigations, 2015, issue 6(65), pp. 100-104.

   Резюме Стаття (PDF) Basic parameters of the hard bremsstrahlung radiation were calculated for the microsecond accelerator of relativistic electronic beams “TEMP”. Optimization of converters is conducted for these aims. Maximal doses of bremsstrahlung radiation are experimentally got at beam-radiation complex “TEMP”. The diagrams of orientation of the bremsstrahlung radiation are taken depending on energy of beam and form of electrodes.

7. V. Bilous, V. Borysenko, V. Voyevodin, S. Didenko, M. Ilchenko, O. Rybka, O. Kuznetsov, and Y. Plisak. Layered Metal Composites: Newest Generation of Radiation-Protective Materials // Journal of Materials Science and Chemical Engineering. 2014, vol. 2, pp. 6-11.

   Резюме Стаття (PDF) The expediency of development of one of the newest highly effective radiation-protective materials — layered composites of “light metal/heavy metal” type is substantiated. The characteristics of the internal architecture of composites of Al/Pb type made by consecutive application of vacuum and normal atmospheric rolling are adduced. The differences between the radioisotope and accelerating techniques of experimental testing of radiation-protective properties of materials are described. The results of the testing of composites and the influence of their structure on radiation-protective properties of the investigated materials are characterized. It is shown that the radiation-protective efficiency of composites certain structures may be 30% - 40% higher than the aluminum. This gives the opportunity to reduce the weight of radiation-protective structure at preservation of effectiveness of protection at aluminum level, or to increase the effectiveness of protection at constant weight of this structure.

8. R.M. Muratov, A.A. Vierovkin, V.E. Kutny, Yr.N. Nezovibatko, A.V Rybka, V.S. Taran. Development and application of metal contacts on polycrystalline diamond films using combination of HF and ARC plasma sources // Problems of atomic science and technology (PAST). Plasma Physics. 2014, issue 6 (94), pp. 233-236.

   Резюме Стаття (PDF) In this paper, the technology of application of ohmic contacts using arc discharge assisted by HF field was developed for semiconductor radiation detectors production. Polycrystalline diamond material for production of detectors was synthesized by chemical vapor deposition method (CVD) in NSC KIPT. Bilayer contacts were deposited on polycrystalline CVD (pCVD) diamond films, where the first layer was chromium, and the second layer – copper or stainless steel respectively. Electro-physical characteristics of pCVD diamond detectors with different contact materials were studied.

9. A.A. Zakharchenko, A.V. Rybka, L.N. Davydov, A.A. Vierovkin, V.E. Kutny, M.A. Khazhmuradov. Monte-Carlo Simulation of Response of CdZnTe Detectors of Beta-radiation // East Eur. J. Phys. 2014, vol.1, no.3, pp. 68-73.

   Резюме Стаття (PDF) Response functions of CdZnTe detector, developed for measurement of electron energy spectra, are investigated. The experimental response of CdZnTe detector is compared to the spectra simulated by Monte-Carlo method. A satisfactory agreement of simulated and experimental data is reached with introduction in the theoretical detector model of two fitting parameters – products of mobilities and lifetimes of electrons and holes. It is shown that the main disagreement of experimental and simulated spectra is connected to the high level of noise in the preliminary amplifier.

10. A.A. Zakharchenko, L.N. Davydov, A.I. Skrypnyk, A.V. Rybka, V.E. Kutny, M.A. Khazhmuradov, P.M. Fochuk, V.M. Sklyarchuk, A E. Bolotnikov, R. B. James. Spectroscopic response of Cd(Zn)Te radiation detectors with a Schottky diode // Proc. SPIE, Vol. 9213, Paper 92131C, 2014.

    Резюме Стаття (PDF) We investigated the spectroscopic properties of several Cd(Zn)Te detectors with a Schottky contact and simulated them via a computer code. The responses were determined of 0.5-mm-thick surface-barrier Ni/Cd(Zn)Te/Ni detectors to gamma-rays from reference sources of ²⁴¹Am, ¹³³Ba, ¹⁵²Eu, ¹³⁷Cs and ⁶⁰Co. The best measured energy-resolution at 661.67 keV (¹³⁷Cs) of these detectors under 800 V of displacement voltage was better than 1.5%. The detectors’ response functions, simulated with Geant4 toolkit, agreed satisfactorily with our experimental data.

11. V. Sklyarchuk, P. Fochuk, I. Rarenko, Z. Zakharuk, O. Sklyarchuk, Ye. Nykoniuk, A. Rybka, V. Kutny, A. E. Bolotnikov, and R. B. James. Mechanisms of the passage of dark currents through Cd(Zn)Te semi-insulating crystals // SPIE, Vol. 9213, Paper 92131G-10, 2014.

    Резюме Стаття (PDF) We investigated the passage of dark currents through semi-insulating crystals of Cd(Zn)Te with weak n-type conductivity that are used widely as detectors of ionizing radiation. The crystals were grown from a tellurium solution melt at 800°C by the zone-melting method, in which a polycrystalline rod in a quartz ampoule was moved through a zone heater at a rate of 2 mm per day. The synthesis of the rod was carried out at ~1150°C. We determined the important electro-physical parameters of this semiconductor, using techniques based on a parallel study of the temperature dependence of current-voltage characteristics in both the ohmic and the space-charge-limited current regions. We established in these crystals the relationship between the energy levels and the concentrations of deep-level impurity states, responsible for dark conductivity and their usefulness as detectors.

12. A.A. Zakharchenko, , A.I. Skrypnyk, M.A. Khazhmuradov, A.V. Rybka, V.E. Kutny, P.M. Fochuk, V.M. Sklyarchuk, A.E. Bolotnikov, and R.B. James. The energy dependence of the sensitivity for planar CdZnTe gamma-ray detectors // Proc. SPIE, Vol. 8852, Paper 88521B, 2013.

    Резюме Стаття (PDF) Considerable variations in the charge-carrier transport parameters necessitate individual calibration of CdZnTe gamma-ray detectors for many applications. We carried out a set of experiments wherein we determined that the main region of interest for the energy dependence of CdZnTe-detectors’ sensitivity lay in the gamma-quantum energy range of 0.03 to 3 MeV. This finding was satisfactorily verified and reconstructed from our measurements of pulse-height distributions using ²⁴¹Am-, ¹³⁷Cs-, and ⁶⁰Co-sources. We discuss our comparison of the quality-of-fit of the approximation formulae with our detailed calculations of the sensitivity of CdZnTe detectors via a Monte-Carlo method.

13. V. Sklyarchuk, P. Fochuk, Z. Zakharuk, R. Grill, V. Kutny, A. Rybka, D. Nakonechny, A. Zakharchenko, Ye. Nykoniuk, A. E. Bolotnikov, and R. B. James. Effect of side-surface passivation on the electrical properties of metal-Cd(Zn)Te-metal structures // Proc. SPIE, Vol. 8852, Paper 88521I, 2013.

    Резюме Стаття (PDF) We explored the influence of Cd(Zn)Te detectors on the detector’s dark current for different methods of contact formation and passivation of the side surfaces. Our findings suggest that the dark current of a homogeneous detector with ohmic contacts is limited by the detector’s resistivity and the operating voltage. Detectors with a rectifying barrier have a markedly lower dark current at the same voltage and contact geometry than those without such a barrier, and their sides have a larger space charge than those of untreated ones. The major factor lowering the detector’s dark current is the formation of a rectifying barrier that occurs while creating contacts to the detector; the role of passivation of the lateral surface in this case is minimal. However, passivation plays the main role in the formation of leakage current in homogeneous detectors with ohmic contacts, where the uniformity of the electric field is important inside the detector, or in other studies used for determining the bulk resistivity of the detector material. We formed a surface-barrier structure on a semi-insulating Cr-Cd(Zn)Te-Cr crystal (n-type) with a resistivity of 10¹⁰Ohm·cm at room temperature. The measured leakage current of this detector was less than 3 nA at 1500 V. We discuss our findings on this detector’s structural properties.

14. Iu. Nasieka, N. Kovalenko, V. Kutniy, A. Rybka, D. Nakonechnyj, S. Sulima, V. Strelchuk. Photoluminescence-based material quality diagnostics in the manufacturing of CdZnTe ionizing radiation sensors. Sensors and Actuators, Vol. A 203, pp. 176-180, 2013.

    Резюме Стаття (PDF) A photoluminescence method was used for characterization of crystalline perfection of CdZnTe single crystals in the different stages of an up-to-date process of ionizing radiation sensor production. It was shown that the point method is an effective tool for diagnostics of technology-induced defects and structural irregularities, which can have substantial effect on the sensor performance. From the photoluminescence spectrum, one can obtain information about nature and relative concentrations of initial (as-grown) and technology-induced defects as well as about their interaction. Therefore, the photoluminescence method gives the possibility to correct technological regimes and thus support high quality of the material and high spectrometric (energy resolution, sensitivity) performance of sensor devices.

15. A. Zakharchenko, A. Rybka, V. Kutny, A. Skrypnyk, M. Khazhmuradov, P. Fochuk, A. E. Bolotnikov, R. B. James. Transport properties and spectrometric performances of CdZnTe gamma-ray detectors // Proc. SPIE, Vol. 8507, Paper 85071I, 2012.

    Резюме Стаття (PDF) We investigated the influence of the ratio of the electron and hole mobility-lifetime products, (μτ)_e,h and (μτ)_e/(μτ)_h, on the resolution of CdZnTe planar radiation detectors via Monte-Carlo simulations. Preliminary results show that this ratio exercises a larger effect than that of any other parameter on the detector’s peak-to-valley ratio and resolution. We determined the range of values of the ratio (μτ)_e/(μτ)_h where the fast degeneration of the photopeak in CdZnTe detectors takes place at a gamma-ray energy 661.7 keV (¹³⁷Cs). We offer an explanation, based on the results of some of our experimental data, on the spectrometric performance of CdZnTe detectors.

16. A. Zakharchenko, A. Rybka, V. Kutny, A. Skrypnyk, M. Khazhmuradov, P. Fochuk, A. E. Bolotnikov, R. B. James. Transport properties and spectrometric performances of CdZnTe gamma-ray detectors // Proc. SPIE, Vol. 8507, Paper 85071I, 2012.

    Резюме Стаття (PDF) We investigated the influence of the ratio of the electron and hole mobility-lifetime products, (μτ)_e,h and (μτ)_e/(μτ)_h, on the resolution of CdZnTe planar radiation detectors via Monte-Carlo simulations. Preliminary results show that this ratio exercises a larger effect than that of any other parameter on the detector’s peak-to-valley ratio and resolution. We determined the range of values of the ratio (μτ)_e/(μτ)_h where the fast degeneration of the photopeak in CdZnTe detectors takes place at a gamma-ray energy 661.7 keV (¹³⁷Cs). We offer an explanation, based on the results of some of our experimental data, on the spectrometric performance of CdZnTe detectors.

17. L.N. Davydov, A.V Rybka, A.A. Vierovkin, S.F. Dudnik, V.I. Gritsyna, V.E. Kutny, O.A. Opalev, V.A. Shevchenko, I.N. Shlyahov, V.E. Strelnitsky, A.Eh. Tenishev, V.L. Uvarov, R.B. James, A.E. Bolotnikov, P.M. Fochuk. Registration of high-intensity Electron and X-ray fields with polycrystalline CVD diamond detectors // Proc. SPIE, Vol. 8507, Paper 85071N-1, 2012.

    Резюме Стаття (PDF) We developed radiation-hard diamond detectors for registering intense fields of high energy electrons and X-rays, and monitoring the mode of operation of electron accelerators. After synthesizing a diamond film of detection quality up to 350-microns thick by chemical vapor deposition (CVD), we analyzed it by infra-red spectroscopy. We also developed techniques for heat treatment of the film, chemical etching, substrate removal, contact application, and priming by an exposure to X-rays and electrons. This work supported the production of detectors with a specific resistance of 10¹⁴ Ohm×cm. The dependence of the detector signal’s amplitude on the displacement voltage was investigated under exposure to a direct electron beam with a current ranging from 660 to 930 mA. The duration of the leading edge of a detector pulse was 5 μs. Experiments also were undertaken on the registration by diamond detectors of Bremsstrahlung radiation with an end-point energy of 9 to 70 MeV. We also evaluated the dependence of the amplitude of the detector’s signal on the displacement voltage. Our comparison of detectors’ physical properties and detectors’ response to alphaparticle irradiation before and after the exposure to the accelerator beam showed no degradation, even after the absorbed dose exceeded 11.5 MGy.

18. I.A. Sokolov, M.A. Bryushinin, V.V. Kulikov, A.S. Abyzov, L.N. Davydov, V.E. Kutny, A.V. Rybka, V.V. Slezov. Characterization of CdTe, Cd_xZn_1−xTe and GaAs detectors // Nucl. Instr. & Meth. A, 2009, vol. 610, no. 1, pp.298-301.

    Резюме Стаття (PDF) We report space-and-time current spectroscopy for characterization of high-quality GaAs thin films grown on semi-insulating gallium arsenide substrates. The approach is based on illumination of semiconductor material with an oscillating interference pattern formed of two light waves, one of which is phase modulated with frequency ω. The non-steady-state photocurrent flowing through the short-circuited semiconductor is the measurable quantity in this technique. The alternating current resulted from the periodic relative shifts of the photoconductivity and space charge electric field gratings arising in the crystal's volume under illumination. The results of measurements of semiconductor material's parameters of CdTe and Cd_xZn_1−xTe detectors are presented. The experiments are carried out for the diffusion regime of signal excitation at light wavelength λ = 1.15 μm. The sign, conductivity and diffusion length are estimated from the dependencies of the signal on the temporal and spatial frequencies. The high-quality GaAs thin films grown on semi-insulating gallium arsenide substrates are characterized. The experiments are carried out in the geometry of the Michelson interferometer at the illumination wavelength of 532 nm. The dependence of the non-steady-state photocurrent on spatial frequency of the interference pattern is measured, allowing estimation of the diffusion length of photoelectrons in GaAs thin film L_D = 40 μm.

19. В.Е. Кутний, Д.В. Кутний, А.В. Рыбка, А.А. Веревкин, Д.В. Наконечный, К.В. Кутний, С.Ю. Саенко, Г.А. Холомеев, А.В. Пилипенко. Газостатическая обработка структур Au-CdZnTe-Au для детекторов рентгеновского и гамма-излучения // Вопросы атомной науки и техники (ВАНТ). Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники, 2008, вып. 1(17), c.123-128.

    Резюме Стаття (PDF) Исследовалось влияние газостатической обработки на электрофизические свойства структур Au-CdZnTe-Au для детекторов рентгеновского и гамма-излучения. Обработка проводилась в лабораторной газостатической установке ГАУС-4/2000-35 по режиму: 0,32 ± 0,02 ГПа, ∼ 170°С, 2 ч. Определено влияние обработки на электросопротивление, вольт-амперные и детектирующие характеристики исследуемых структур.

20. А.А. Захарченко, А.А. Веревкин, В.Е. Кутний, А.В. Рыбка, М.А. Хажмурадов. Моделирование функции отклика CdZnTe детекторов для дозиметрии гамма-излучения // Вестник ХНУ. Серия физическая "Ядра, частицы, поля", 2008, № 832, вып. 4(40), с.71-76.

    Резюме Стаття (PDF) На основе метода Монте-Карло разработана методика восстановления функций отклика планарных CdZnTe детекторов для дозиметрии гамма-излучения. В работе представлены результаты применения данной методики для восстановления функций отклика CdZnTe детектора на гамма-излучение от ²⁴¹Am и ¹³⁷Cs. Для надежного восстановления функций отклика детекторов достаточно экспериментальных спектров всего от трех источников: ²⁴¹Am, ¹⁵²Eu и ¹³⁷Cs. Полученные результаты использованы для расчета дискретной чувствительности регистрации дозиметрического блока детектирования на основе CdZnTe.

21. Д.В. Кутний, В.Е. Кутний, Н.П. Одейчук, В.Е. Товканец, А.В. Рыбка, А.А. Захарченко. Использование активного нейтронного счетчика совпадений в задачах разработки полупроводниковых детекторов нейтронного потока // Вестник ХНУ. Серия физическая "Ядра, частицы, поля", 2008, № 823, вып. 3(39), с.71-77.

    Резюме Стаття (PDF) В работе рассмотрены особенности регистрации нейтронов радиоизотопного источника ²⁴¹AmLi с помощью полупроводникового детектора гамма-излучения на основе германия высокой чистоты и конвертера нейтронов в гамма-кванты на основе Cd. Проведено измерение гамма-фона ²⁴¹AmLi-источника нейтронов в области энергий 200… 800 кэВ, идентифицированы основные гамма-линии с интенсивностью ≥2×10^-6 %. Подтверждено возникновение мгновенных гамма-квантов с энергиями 558,6 и 651,3 кэВ в результате взаимодействия нейтронов с Cd-конвертером. Оценена эффективность регистрации нейтронов коаксиальным германиевым детектором Ø50,5×42,5 мм.

22. А.А. Захарченко, И.М. Прохорец, В.Е. Кутний, А.В. Рыбка, М.А. Хажмурадов. Расчет транспортных свойств детекторов гамма-излучения на основе полуизолирующих полупроводников // Технология и конструирование в электронной аппаратуре, 2008, № 3, с.41-45.

    Резюме Стаття (PDF) Рассмотрен метод определения параметров переноса заряда в детекторах гамма-излучения на основе полуизолирующих полупроводников с использованием численного расчета эффективности сбора заряда и чувствительности детекторов.

23. А.А. Захарченко, В.Е. Кутний, Д.В. Наконечный, И.М. Прохорец, А.В. Рыбка, М.А. Хажмурадов. Методы определения параметров переноса заряда в CdTe (CdZnTe) детекторах гамма-излучения // Вестник ХНУ. Серия физическая "Ядра, частицы, поля", 2007, № 784, вып. 4(36), с.85-92.

    Резюме Стаття (PDF) Дан сравнительный анализ методов определения параметров переноса заряда (μτ)_e и (μτ)_h в рабочем веществе спектрометрических и дозиметрических детекторов на базе высокоомных полупроводников. Рассмотрена задача определения этих параметров в планарных CdTe (CdZnTe) детекторах гамма-излучения с использованием их экспериментальных дозиметрических характеристик и данных моделирования γ-спектров. Разработана методика определения транспортных параметров тестируемых детекторов, основанная на измерении эффективности сбора заряда в низкоэнергетической области γ-спектра (например, по линии 59,54 кэВ ²⁴¹Am), измерении чувствительности детектора в высокоэнергетической области (например, по линии 661,67 кэВ ¹³⁷Cs) и сопоставлении этих данных с данными моделирования. Предложенный метод может использоваться при проектировании новых спектрометрических и дозиметрических приборов для контроля радиационной безопасности и контроля характеристик приборов в процессе эксплуатации в мощных радиационных полях.

24. В.В. Левенец, А.П. Омельник, А.А. Щур, В.Н. Борисенко, В.Е. Кутний, А.В. Рыбка, И.Н Шляхов, А.А. Захарченко. Спектрометрия гамма- и альфа-излучений полупроводниковыми детекторами на основе CdTe (CdZnTe) // Ядерна фізика та энергетика, 2007, № 4(22), с.109-113.

    Резюме Стаття (PDF) Представлены результаты исследования спектрометрических характеристик CdTe (CdZnTe) детекторов при регистрации гамма-излучений в диапазоне 15 - 500 кэВ и альфа-излучений в диапазоне 4 - 8 МэВ. Было показано, что такие детекторы могут быть использованы для решения аналитических задач с определением элементов от лантана до плутония с регистрацией характеристического излучения К-серии и спектрометрии частиц в методе ядерных реакций и при идентификации изотопов.

25. А.А. Захарченко, Д.В. Наконечный, И.Н. Шляхов, А.В. Рыбка, В.Е. Кутний, М.А. Хажмурадов. Моделирование энергетической зависимости чувствительности CdTe (CdZnTe) детекторов гамма-излучения // Технология и конструирование в электронной аппаратуре, 2007, № 1, с.28-31.

    Резюме Стаття (PDF) На основе разработанной модели исследованы способы коррекции зависимости чувствительности CdTe (CdZnTe) детекторов от энергии γ-излучения в диапазоне 50… 2000 кэВ.

26. В.М. Ажажа, В.Е. Кутний, А.В. Рыбка, Л.Н. Давыдов, И.Н. Шляхов, А.А. Захарченко, Д.В. Кутний, Д.В. Наконечный. Приборы на основе CdTe и CdZnTe для технологического контроля и мониторинга радиационной обстановки на АЭС // Наука та інновації, 2006, 2, № 6, с.31-38.

    Резюме Описаны приборы на основе широкозонного полупроводникового соединения CdTe, CdZnTe - широкодиапазонный дозиметр γ- и рентгеновского излучений, а также дозиметр для контроля мощности дозы излучения в аварийных ситуациях. Детекторы γ- и рентгеновского излучений на основе CdTe и CdZnTe обладают рядом преимуществ, которые позволяют успешно применять их при дозиметрии и спектрометрии различных источников ионизирующих излучений. К преимуществам CdZnTe-детекторов относятся широкий диапазон измерения потоков и энергии фотонов, высокая эффективность их регистрации и удовлетворительное энергетическое разрешение без необходимости глубокого охлаждения детектора. Разработанные приборы предназначены для систем радиационного контроля и управления технологическими процессами на АЭС и в ядерной энергетике. Они также могут быть использованы при исследовании (характеризации) радиоактивных отходов. Представлены дозиметрические характеристики этих приборов.

27. Д.В. Кутний, И.М. Прохорец, А.В. Рыбка, Д.В. Наконечный, С.И. Прохорец, А.А. Захарченко, К.В. Кутний. Методика измерения электромагнитного излучения полупроводниковыми детекторами // Вопросы атомной науки и техники (ВАНТ). Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники, 2006, вып. 1(15), с.163-169.

    Резюме Стаття (PDF) Источники излучений испускают α-частицы, позитроны, электроны, электромагнитное излучение (гамма-кванты, рентгеновское излучение), нейтроны, фрагменты деления ядер и т.д.. Каждый вид излучения характеризуется многими параметрами, прежде всего, спектром испускаемых энергий. В основе детектирования всех видов излучения лежат процессы, протекающие при прохождении излучения через вещество. В работе рассмотрены особенности использования полупроводниковых детекторов для спектрометрии гамма-излучений. Методами математического моделирования оценено энергетическое разделение CdZnTe-детекторов толщиной 1 и 10 мм. Обоснован выбор параметров спектрометрического тракта при проведении экспериментов с CdZnTe(CdTe)-детекторов.

28. Л.Н. Давыдов, А.А. Захарченко, Д.В. Кутний, В.Е. Кутний, И.М. Неклюдов, А.В. Рыбка, И.Н. Шляхов. Радиационная стойкость полупроводниковых детекторов корпускулярного и гамма-излучения // Вестник ХНУ. Серия физическая "Ядра, частицы, поля", 2005, № 657, вып. 1(26), с.3-22.

    Резюме Стаття (PDF) В полупроводниковых детекторах ионизирующих излучений в процессе их эксплуатации создаются радиационные повреждения, которые ухудшают свойства приборов и могут вывести их из строя. В дозиметрах деградируют счетные характеристики детекторов. В спектрометрах ухудшается энергетическое разрешение, увеличивается ток утечки, положение фотопика сдвигается в сторону меньших значений энергии. В обзоре изложено современное понимание процессов радиационной деградации свойств детекторов и описаны имеющиеся методы продления радиационного ресурса приборов. Приведены данные о наиболее исследованных кремниевых детекторах, а также получивших широкое применение в последние годы широкозонных полупроводниковых детекторах, таких как CVD алмаз, CdTe и CdZnTe. Описаны исследования радиационного ресурса дозиметрических и спектрометрических детекторов из CdTe и CdZnTe, проводимые в ННЦ ХФТИ. Приведены счетные характеристики и амплитудные спектры радионуклида ¹³⁷Cs в зависимости от величины поглощенной дозы гамма-излучения. Показано, что детекторы из CdTe и CdZnTe обладают повышенной радиационной стойкостью по сравнению с традиционными кремниевыми детекторами. Спектрометрические свойства сохраняются при регистрации гамма-излучения до значения поглощенной дозы около 20 кГр, а дозиметрические характеристики - порядка сотен кГр.

29. А.С. Абызов, В.М. Ажажа, Л.Н. Давыдов, Г.П. Ковтун, В.Е. Кутний, А.В. Рыбка. Выбор полупроводникового материала для детекторов гамма-излучения // Технология и конструирование в электронной аппаратуре, 2004, № 3, с.3-6.

    Резюме Стаття (PDF) На основе физических параметров, критичных для детектирующей способности детектора, проведен анализ бинарных соединений с тетраэдрической структурой.

30. С.А. Леонов, Д.В. Кутний, Д.В. Наконечный, Л.Н. Давыдов, А.А. Захарченко, В.Е. Кутний, А.В. Рыбка. Ионно-плазменная пассивация поверхности кристаллов CdZnTe // Вопросы атомной науки и техники (ВАНТ). Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники, 2004, вып. 6(14), с.147-151.

    Резюме Стаття (PDF) Описан предложенный авторами метод ионно-плазменной пассивации боковой поверхности полуизолирующего полупроводникового кристалла, такого как CdZnTe. Показано, что пассивация может успешно осуществляться при нанесении покрытия не только из TiO₂, но и из Al₂O₃ или ZrO₂. Исследованы вольт-амперные характеристики (ВАХ) детекторных сенсоров, изготовленных из CdZnTe с пассивированной боковой поверхностью. Проанализированы температурные зависимости ВАХ. Показано, что даже при T≈0°C пассивированная поверхность не влияет на работу детектора из CdZnTe.

31. В.Е. Кутний, А.В. Рыбка, Д.В. Кутний, И.Н. Шляхов, Д.В. Наконечный. Разработка дозиметрических и спектрометрических блоков регистрации гамма-излучения на основе полупроводникоых соединений CdTe (CdZnTe) для АЭС Украины // Вопросы атомной науки и техники (ВАНТ). Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение, 2004, вып. 3(85), с.96-100.

    Резюме Стаття (PDF) В существующих системах ядерной и радиационной безопасности АЭС Украины используются блоки детектирования ионизирующих излучений на основе ионизационных счетчиков, камер деления, сцинтилляционных датчиков. По сравнению с ними полупроводниковые детекторы обладают меньшими габаритами и весом, более широким динамическим диапазоном, более высоким квантовым выходом, радиационной стойкостью, лучшими энергетическим разрешением и отношением сигнал/шум. В работе приведены исследования, подтверждающие указанные качества.

32. A.V. Rybka, L.N. Davydov, I.N. Shlyakhov, V.E. Kutny, I.M. Prokhoretz, D.V. Kutny, A.N. Orobinsky. Gamma-radiation dosimetry with semiconductor CdTe and CdZnTe detectors // Nucl. Instr. & Meth. A, 2004, vol. 531, pp.147-156.

    Резюме Стаття (PDF) Problems related to the dosimetry of γ-radiation, in particular of high intensity, are investigated together with operational performances of detectors, their temperature stability, reproducibility and reliability of detector measurements. A comprehensive study was carried out of CdTe detectors, obtained by the Bridgman growth method, and CdZnTe detectors, crystallized by the Bridgman method at high pressure of inert gas. All the investigated ingots were of p-type conductivity. The current-voltage characteristics and dynamic resistance of detectors from CdTe and CdZnTe were measured over a wide range of operational temperatures (−30 to +70°C) and bias voltages (−300… +300 V). The dosimetry performance of CdTe and CdZnTe γ-radiation detectors was tested with standard calibration dosimetry rigs of different intensity. The relation between the detector count rate (count mode of operation) or detector anode current (integrated, or current mode of operation) and the exposure dose rate (EDR) of the γ-radiation was established. The count rate of the radiation registered from different sources (²⁴¹Am, ¹³⁷Cs, ⁶⁰Co) in the count mode depends linearly on EDR in the EDR range from 10 μR/h up to 1 R/h. In high-intensity radiation fields a measurement of the current induced by the γ-radiation, i.e. with the detector operating in "current mode", is preferable. In this case, our researches have shown that the EDR dependence of the output voltage of the current-voltage converter is linear in the range from 20 R/h up to 5000 R/h. Several designs of "detector-absorbing filter" sets were proposed for the correction of the energy dependence of the CdTe and CdZnTe detector absorption efficiency. An experimental detector unit equipped with an optimized "detector-filter" set had a discrete sensitivity of 350 counts/R (±20%) in the energy range 0.06… 1.2 MeV.

33. V.M. Azhazha, V.E. Kutnii, A.V. Rybka, I.N. Shlyakhov, D.V. Kutnii, A.A. Zakharchenko. Application of Detectors Based on the Wide-Gap Semiconductors CdTe, CdZnTe, and GaAs for Nuclear Power Plant Safety Monitoring // Atomic Energy, June 2002, vol.92(6), с.508-513.

    Резюме Стаття (PDF) Units for detecting ionizing radiation which are based on ionization counters, fission chambers, and scintillation sensors are used in nuclear and radiation safety systems in nuclear power plants. In comparison, semiconductor detectors are smaller and have a small mass, a wider dynamical range, a higher quantum yield, better radiation resistance, and better energy resolution and signal/noise ratio. Investigations confirming these qualities are presented in the paper.

34. Л.Н. Давыдов, А.Н. Довбня, А.А. Захарченко, В.Е. Кутний, Д.В. Кутний, И.М. Прохорец, А.В. Рыбка, И.Н. Шляхов. Применение полупроводниковых детекторов для учета и контроля РАО // Вопросы атомной науки и техники (ВАНТ). Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение, 2002, вып. 3(81), с.142-146.

    Резюме Стаття (PDF) Показаны состояние разработки, а также возможности современных полупроводниковых детекторов и приборов, предназначенных для контроля радиационной обстановки на предприятиях атомной промышленности, в т.ч. на объекте "Укрытие" и в хранилищах отработанного ядерного топлива. Такие приборы, созданные в последние годы, могут с успехом применяться для измерения уровня мощности экспозиционной дозы гамма-излучения и оценки изотопного состава ядерных материалов и радиоактивных отходов, причем как в технологических циклах, так и в аварийных ситуациях.

35. A.V. Rybka, S.A. Leonov, I.M. Prokhoretz, A.S. Abyzov, L.N. Davydov, V.E. Kutny, M.S. Rowland and C.F. Smith. Influence of detector surface processing on detector performance // Nucl. Instr. & Meth. A, 2001, vol. 458, pp.248-253.

    Резюме Стаття (PDF) Characteristics of gamma-ray semiconductor detectors essentially depend on properties of crystal surface. The status of a lateral surface influences surface leakage current of the detector, and the status of a surface, on which the contacts are made, influences properties of contacts and, thus, a volume leakage current and the highest possible bias voltage. In this connection several ways of processing the lateral surface of CdZnTe and CdTe crystals grown by a high-pressure Bridgman method were investigated: chemical etching, ion cleaning, passivation. Influence of a preliminary processing of a crystal surface on the properties of ohmic contacts is investigated. An analysis of electrophysical properties of crystals subjected to surface processing is carried out.

36. V.E. Kutny, A.V. Rybka, A.S. Abyzov, L.N. Davydov, V.K. Komar, M.S. Rowland and C. F. Smith. AlSb single-crystal grown by HPBM // Nucl. Instr. & Meth. A, 2001, vol. 458, pp.448-454.

    Резюме Стаття (PDF) Theoretical prognosis for AlSb places this widegap compound among the best materials for room temperature detectors and spectrometers. However, results experimentally obtained with AlSb are somewhat discouraging showing the necessity for improving the compound quality. The main difficulties connected with single-crystal growth are high reactivity of the melt with crucible material and a high volatility of Sb. In order to counteract the latter obstacle, an attempt was undertaken to synthesize and grow AlSb crystals by HPBM under the inert gas pressure of 40 atm. Different crucible materials: aluminum oxide, vitreous carbon, quartz, graphite, beryllium oxide, and zirconium oxide were tested and their comparative analysis was made. The obtained crystals were investigated and some electrophysical properties measured.

37. A.S. Abyzov, L.N. Davydov, V.E. Kutny et al. Correlation Between Spectrometric Ability and Physical Properties of Semiconductor Detectors // Functional Materials, 2000, vol. 7, no. 4(2), pp.827-835.

    Резюме Среди полупроводниковых кристаллов, которые используют в спектрометрах, ведущие позиции принадлежат широкозонным соединениям Cd_1−xZn_xTe, CdTe, HgI₂. Сделана попытка определить, или есть этот выбор окончательным и оптимальным, отобраны физические параметры, критические для спектроскопической способности детектора: подвижность, время жизни, атомный номер и удельное сопротивление. С использованием периодической таблицы, на базе выбранных параметров проведен анализ бинарных соединений с тетраэдрической структурой. Недостаток теоретических и экспериментальных данных, их несоответствие не позволяют сравнивать все соединения. Собраны и проанализированы имеющиеся данные.

38. В.Е. Кутний, А.В. Рыбка, И.М. Прохорец, Л.Н. Давыдов, А.С. Абызов, А.Н. Довбня, С.П. Карасев, В.Л. Уваров, И.Н. Шляхов. Исследование радиационной стойкости детекторов ионизирующих излучений на основе CdTe и CdZnTe // Вопросы атомной науки и техники (ВАНТ). Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение, 2000, вып. 4(78), с.212-214.

    Резюме Стаття (PDF) В полупроводниковых детекторах ионизирующих излучений в процессе их эксплуатации создаются радиационные повреждения, которые ухудшают свойства приборов и могут вывести их из строя. В спектрометрах ухудшается энергетическое разрешение, увеличивается ток утечки, положение фотопика сдвигается в сторону меньших значений энергии. В дозиметрах деградируют их счетные характеристики. Основной целью настоящего исследования было определение радиационного ресурса дозиметрических детекторов из CdTe и CdZnTe. Для испытаний были отобраны детекторы из CdTe и CdZnTe, не обладавшие спектрометрическими свойствами и использовавшиеся в дозиметрическом режиме. Получены зависимости счетных характеристик детекторов от величины поглощенной дозы. В частности, обнаружено, что CdZnTe сохраняет чувствительность к регистрации гамма-излучения в счетном режиме до значения поглощенной дозы 75 Мрад, в то время как радиационная деградация детекторов из CdTe наблюдается при меньших дозах (20 Мрад).

39. А.В. Рыбка, И.М. Прохорец, И.Н. Шляхов, А.А. Захарченко, А.А. Блинкин, Л.Н. Давыдов, М.А. Кузьмичев, Д.В. Кутний, А.Н. Оробинский, Н.И. Кравченко. Дозиметрические характеристики детекторов рентгеновского и гамма-излучения на основе (CdZnTe) // Вопросы атомной науки и техники (ВАНТ). Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение, 2000, вып. 4(78), с.208-211.

    Резюме Стаття (PDF) Исследовано влияние рентгеновского и гамма-излучения на рабочие характеристики детекторов из CdTe и CdZnTe. Кристаллы CdTe были получены традиционным методом Бриджмена, а CdZnTe - методом Бриджмена при высоком давлении инертного газа. Приведены счетные характеристики детекторов, дискретная чувствительность и ее зависимость от мощности излучения для источников ²⁴¹Am, ¹³⁷Cs и ⁶⁰Co. Для ¹³⁷Cs дискретная чувствительность составляет величину порядка 60 имп/мкР при мощности излучения до 1 Р/ч. Проведенные исследования показали, что расширение диапазона МЭД возможно при изменении рабочего объема детектора или уровня дискриминации сигнала.

40. Ю.А. Грибанов, В.С. Рингис, В.Г. Скоромный, В.Е. Кутний, А.В. Рыбка, И.Н. Шляхов. Перспективы использования полупроводниковых материалов из CdTe (CdZnTe) при реконструкции АЭС Украины // Вопросы атомной науки и техники (ВАНТ). Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение, 2000, вып. 4(78), с.203-207.

    Резюме Стаття (PDF) Реконструкция систем радиационного контроля на АЭС Украины - актуальная задача, поскольку штатная аппаратура АКРБ-03, которой оснащены АЭС, разработана в конце 70-х и уже выработала свой ресурс. Кроме того, нормативная база по радиационной безопасности на объектах атомной энергетики претерпела значительные изменения - введены в действие НРБУ-98, ОПБ-88, СПАС-88 и т.д., что привело к несоответствию между эксплуатируемыми средствами радиационного контроля и требованиями этих документов. В связи с этим была разработана автоматизированная система контроля радиационной безопасности (АСКРБ), предназначенная для комплексного контроля радиационной безопасности АЭС. В процессе создания АСКРБ были разработаны проектные решения включающие: техническое, математическое, информационное, лингвистическое, программное, метрологическое и организационное обеспечение. Кроме того, разработаны решения по обеспечению требований электромагнитной совместимости и работоспособности аппаратуры АСКРБ в сложной радиационной обстановке. Все технические средства разработанной си стемы отвечают требованиям "Специальных условий поставки оборудования на АЭС", имеют гарантийное обеспечение качества, обладают высокой надежностью, сейсмостойкостью и пожаробезопасностью. Ниже приведены общесистемные принципы построения АСКРБ.