حریم فایل
دانلود کتاب، جزوه، تحقیق | مرجع دانشجوییحریم فایل
دانلود کتاب، جزوه، تحقیق | مرجع دانشجوییدانلود ماشین لباسشویی نیمه اتوماتیک
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
فرمت فایل word و قابل ویرایش و پرینت
تعداد صفحات: 27
بنام خدا
سازمان صنایع کوچک و شهرکهای صنعتی ایران
شرکت شهرکهای صنعتی مازندران
معاونت صنایع کوچک
طرح امکان سنجی
"ماشین لباسشویی نیمه اتوماتیک"
پاییز 85
فهرست
عنوان صفحه
فصل اول
معرفی محصول............................................................................................................................................2
ظرفیت تولید.................................................................................................................................................2
فرایند تولید...................................................................................................................................................2
مشخصات ظاهری محصول........................................................................................................................2
مشکلات تولید..............................................................................................................................................4
نیروهای انسانی بخش های مختلف.........................................................................................................4
میزان تولید سالهای قبل............................................................................................................................5
نتیجه گیری..................................................................................................................................................5
فصل دوم
ویژگی های فنی محصول...........................................................................................................................7
مسایل ایمنی................................................................................................................................................7
بررسی فرایند تولید....................................................................................................................................7
کنترل کیفیت..............................................................................................................................................9
لیست ماشین الات اصلی..........................................................................................................................10
لیست ماشین الات کارگاهی...................................................................................................................11
لسیت قطعات مورد نیاز............................................................................................................................12
تعیین مساحت بخش های مختلف........................................................................................................14
قسمت های مربوط به کارهای فلزکاری...............................................................................................15
اطلاعات مربوط به مساحت بخش های تولیدی ................................................................................17
اطلاعات مربوط به مساحت بخش های غیر تولیدی.........................................................................18
لی اوت کارخانه..........................................................................................................................................19
لیست پرسنل بخش های مختلف..........................................................................................................21
جدول فرایند عملیات.............................................................................................................................21
چارت سازمانی کارخانه..........................................................................................................................22
زمانبندی اجرای طرح.............................................................................................................................23
فصل اول
معرفی و بررسی بازار
عنوان
کالای تولیدی ماشین لباسشویی نیمه اتوماتیک ( مینی واش ) است .
تعریف محصول
ماشین لباسشویی نیمه اتوماتیک دستگاهی است که در منازل جهت شستشوی لباس مورد استفاده واقع میشو د و با تبدیل انرژی الکتریکی به حرکت دورانی مجموعه ی لباسهای غوطه ور در اب را خوب بهم می زند تا باعث شود چرکهای البسه در محلول اب و شوینده حل گردد.
ظرفیت
ظرفیت طرح ده هزار مینی واش (ظرفیت اسمی ) در سال است.
فرایند تولید
بدنه ی ماشین که بطور سفارشی ساخته می شود در ابتدای کانوایر مونتاژ ، اماده نصب اجزایی از قبیل الکترو موتور ، تایمر ، کلید قطع و وصل که از بازار بعنوان کالای ساخته شده خریداری مشود میگردد . اجزایی از قبیل سیم های اتصالات ، شیلنگ خروجی در واحد اماده سازی شده در تکمیل مونتاژ بکار می روند سپس تست و بسته بندی و تحویل به انبار صورت میگیرد.
مقاطع عملیاتی اماده ساز ی اجزاء بدنه ( در این مقطع مواد اولیه شبیه سیم ، شیلنگ سرسیم از بازار خریداری شده و جهت مونتاژ اماده میشوند .) ، مونتاژ اجراء از قبیل الکترو موتور ، تایمر و کلید قطع و وصل که این اجزاء از واحدهای تولیدی و یا بازار خریداری مشوند تست دستگاه مونتاژ شده و بسته بندی محصول اخرین مقطه عملیاتی است .
شیفت کاری واحد در جهت یک شیفت کاری 8 ساعته با فعالیت در روزهای غیر تعطیل در نظر گرفته شده است .
مشخصات ظاهری و نحوه عملکرد
شکل ظاهری این نوع ماشین لباسشویی استوانه ای یا مکعب مستطیل بوده که از جنس ورق فولادی و به یکی از صورتهای زیر ساخته میشود.
الف _ ورق روغنی که از محفظه لعابکاری و از طرف نمای خارجی رنگ کوره ای میگردد . به این ترتیب حفاظت کاملی از داخل در مقابل زنگ زدگی ایجاد میشود و از خارج رنگ مورد نظر زده شده و باعث جلوه ظاهری ان میگردد.
ب_ ورق گالوانیزه که از طرفی ضد زنگ است و از طرف دیگر نیاز به مرحله رنگ و لعابکاری نداردمهمترین اشکال آن بدنه نازیبای ان است .
ج_ ورق استیل ضد زنگ هر چند که بدنه ای ضد زنگ فراهم می اورد و ظاهرا نسبتا زیبایی را نیز ارائه میکند لیکن قیمت ان گران بوده و تنوع رنگ نیز بدست نمی اید .
د_ پیش بینی یک بدنه اضافه به شکل مکعب مستطیل که محفظه ی اصلی ماشین لباسشویی را احاطه نماید . بدنه خارجی این محفظه که ظاهر ماشین بحسا ب می اید به خوبی رنگ شده و بطور مناسب تزئین می شود و کلید اصلی ماشین و تایمر به روی بدنه ی ان نصب میگردد . این مدل بدنه زیباتر بوده و از نظر استقرار بر روی زمین ومقاومت در برابر افتادن مناسبتر میباشد.
از طرفی چون کلیدها بر روی قسمت بالای بدنه خارجی نصب میشوند در مقابل ریزش اب محافظت میشوند. در طرح حاضر از روش بند (( د)) استفاده میشود .
در این نوع ماشین ها به دو روش لباسهای کثیف در اب محتوی ماده شوینده به چرخش می ایند .
در روشی که هم اکنون در لباسشویی های نیمه اتوماتیک بیشتر مرسوم است و در ان چرخش اب باعث چرخش لباسها میشود یک پروانه که با اشکال مختلف قابل طراحی است و درکف محفظه امکان چرخش دارد اب را به حرکت در میاورد . در روش دیگر لباسها درون یک محفظه ی سوراخذار که امکان گردش دارد ریخته شده و بیرون ان توسط یک محفظه ثابت که محتوی اب و مواد شوینده است احاطه شده است .
در این روش خود لباسها در داخل اب ثابت گردش می کنند . در طرح حاضر ازروش اول که از نظر سهولت ساخت و ارزانی اولویت دارد استفاده میشود . به دلیل نیمه اتوماتیک بودن این ماشینها یک تایمر 15 دقیقه ای قابل تنظیم پیش بینی شده است که با توجه به میزان کثیف بودن لباسها تعداد و زمان هر شستن قابل انتخاب است .
پیش بینی گرم کن در این نوع ماشینها عملی است لیکن باتوجه به اینکه گرم کردن با انرژی الکتریکی در کشور ما گران است و از طرفی استفاده از شیر مخلوط جهت ابگیری این نوع ماشین لباسشویی بسادگی عملی است . لذا در طرح حاضر از گرمکن استفاده نشده است . این موضوع هماهنگ با سیاستگذاری وزارت صنایع در مورد ماشینهای لباسشویی در خصوص صرفه جویی در مصرف برق نیز می باشد .
بسته بندی : نظر به اینکه ماشین ساخته شده تنها دو قطعه جدا از یکدیگر دارد که یکی محفظه ی اصلی ماشین که در وا قع بدنه هم بوده و موتور ، تایمر و سوئیچ در ان قرار دارند ، می باشد و دیگری درب محقظه ، از جهت بسته بندی ابتدا بدنه ی ان بصورت داخل یک کیسه نایلونی قرار میگیرد سپس یک صفحه ی مقوایی که وسط ان بصورت دایره خالی شده است روی ان گذاشته شده سپس درب
تریستور ها
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
فرمت فایل word و قابل ویرایش و پرینت
تعداد صفحات: 17
تریستور ها از مهمترین قطعات نیمه هادی قدرت هستند وبسیار زیاد در مدارهای الکترونیک قدرت بکارگرفته می شوند . این عناصر کلید های دو حالته ای هستند که از حالت قطع به حالت وصل در می آیند. در بسیاری از کاربرد ها می توان تریسور را یک کلید اید ه آل فرض نمود اما در عمل رفتار تریستور ها دارای مشخصات و محدودیتهای خاص است.
تریستور عنصر نیمه هادی چهار لایه ای است که ساختار آن بصورت pnpn بوده و دارای سه پیوند pn است. این عنصر سه سر دارد . آند ؛ کاتد وگیت . تریستور ها به روش دیفیوژن ساخته می شوند .
هنگامی که ولتاژ آند نسبت به کاتد مثبت باشد پیوند های 1J و 3 J
درحالت بایاس مستقیم و پیوند 2 J در حالت بایاس معکوس قرار می گیرد وتنها جریان نشتی اندکی از آند به کاتد جریان می یابد. در این حالت می گوییم تریستور در وضعیت سد کنندگی مستقیم یا حالت قطع قرار دارد و جریان نشتی را جریان حالت قطعِِ D I می نامیم .اگر ولتاژ آند نسبت به کاتد VAK به قدر کافی زیاد شوند پیوند 2 J که در حالت بایاس معکوس قرار دارد شکسته می شود . این پدیده را شکست بهمنی وولتاژ متناظر با آن را ولتاژ شکست مستقیم VBO می نامیم.از آنجا که پیوند های 1J و 3 J قبلا در حالت بایاس مستقیم قرار گرفته اند حرکت آزادانه حامل ها در سه پیوند ؛ منجر به برقراری جریان مستقیم قابل ملا حظه ای در آند می شود . در این وضعیت تریستور در وضعیت هدایت یا وصل قرار می گیرد وهمچنین به خاطر مقاومت اهمی چهار لایه افت ولتاژ کوچکی در حدود V 1 مشاهده می گردد.
به منظور آنکه تعداد کافی از حاملها در پیوند جریان یابند جریان آند با ید از مقداری که جریان تثبیت کننده I L نامیده می شود . بیشتر باشد. در غیر این صورت با کاهش ولتاژآند نسبت به کاتد تریستور از حالت وصل به حالت قطع باز خواهد گشت . جریان تثبیت کننده I L حد اقل جریان آند مورد نیاز است که بعد از آنکه تریستور روشن شد و سیگنال گیت ازروی آن برداشته شد ؛ لازم است بر قرار باشد تا تریستور رادر حالت روشن نگه دارد.
هنگامی که تریستور شروع به هدایت کرد ؛ رفتار آن مشابه یک دیود در حال
هدایت می شود و کنترلی روی آن وجود ندارد . عنصر به هدایت خود ادامه خواهد داد چرا که به واسطه ی حرکت آزادانه ی حامل ها لایه تخلیه در پیوند 2 J وجود ندارند . عنصر به خود ادامه خواهد داد چرا که به واسطه حرکت آزادانه حامل ها لایه تخلیه در پیوند 2 J وجود ندارد . گر چه اگرجریان مستقیم آند به سطحی پایین تر از جریانی که نگهدارنده ی I H نامیده می شود ؛کاهش یابد ؛ به علت کاهش تعداد حاملها در اطراف پیوند 2 J یک ناحیه تخلیه ایجاد می گردد و تریستور در حالت قطع قرار می گیرد . جریان نگهدارنده در حد میلی آمپر بوده واز جریان تثبیت کننده I L است یعنی I H > I L جریان نگهدارنده کمترین جریان آند می باشد که تریستور رادر حالت روشن نگاه می دارد
عملکرد نوزایی یا تثبیت کنندگی به واسطه فیدیک مثبت را می توان با مدل دو ترانزیستوری تریستور توجیه کرد .هر تریستور را می توان به صورت دو ترانزیستور
مکمل (یک ترانزیستور Q1 pnp ویک ترانزیستور Q2 npn ) در شکل زیر در نظرگرفت.
روشن کردن تریستور :
هر تریستور با افزایش جریان آند آن روشن می گردد . روشن کردن تریستور به
یکی از روشهای زیر امکان پذیر است :
گرما: اگر دمای تریستور بالا رود تعداد زوجهای حفره - الکترون افزایش خواهد یافت در نتیجه جریان نشتی افزایش می یابد.واین افزایش جریانها a 1 + a2 را افزایش خواهد داد. بواسطه فرآیند نوزایی ( a 1 + a2 ) ممکن است به سمت واحد میل کند وامکان دارد تریستور روشن شود . این شیوه روشن شدن تریستور ممکن است باعث نا پایدلری حرارتی گردد وباید از آن اجتناب کرد.
تریستور ها
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
فرمت فایل word و قابل ویرایش و پرینت
تعداد صفحات: 17
تریستور ها از مهمترین قطعات نیمه هادی قدرت هستند وبسیار زیاد در مدارهای الکترونیک قدرت بکارگرفته می شوند . این عناصر کلید های دو حالته ای هستند که از حالت قطع به حالت وصل در می آیند. در بسیاری از کاربرد ها می توان تریسور را یک کلید اید ه آل فرض نمود اما در عمل رفتار تریستور ها دارای مشخصات و محدودیتهای خاص است.
تریستور عنصر نیمه هادی چهار لایه ای است که ساختار آن بصورت pnpn بوده و دارای سه پیوند pn است. این عنصر سه سر دارد . آند ؛ کاتد وگیت . تریستور ها به روش دیفیوژن ساخته می شوند .
هنگامی که ولتاژ آند نسبت به کاتد مثبت باشد پیوند های 1J و 3 J
درحالت بایاس مستقیم و پیوند 2 J در حالت بایاس معکوس قرار می گیرد وتنها جریان نشتی اندکی از آند به کاتد جریان می یابد. در این حالت می گوییم تریستور در وضعیت سد کنندگی مستقیم یا حالت قطع قرار دارد و جریان نشتی را جریان حالت قطعِِ D I می نامیم .اگر ولتاژ آند نسبت به کاتد VAK به قدر کافی زیاد شوند پیوند 2 J که در حالت بایاس معکوس قرار دارد شکسته می شود . این پدیده را شکست بهمنی وولتاژ متناظر با آن را ولتاژ شکست مستقیم VBO می نامیم.از آنجا که پیوند های 1J و 3 J قبلا در حالت بایاس مستقیم قرار گرفته اند حرکت آزادانه حامل ها در سه پیوند ؛ منجر به برقراری جریان مستقیم قابل ملا حظه ای در آند می شود . در این وضعیت تریستور در وضعیت هدایت یا وصل قرار می گیرد وهمچنین به خاطر مقاومت اهمی چهار لایه افت ولتاژ کوچکی در حدود V 1 مشاهده می گردد.
به منظور آنکه تعداد کافی از حاملها در پیوند جریان یابند جریان آند با ید از مقداری که جریان تثبیت کننده I L نامیده می شود . بیشتر باشد. در غیر این صورت با کاهش ولتاژآند نسبت به کاتد تریستور از حالت وصل به حالت قطع باز خواهد گشت . جریان تثبیت کننده I L حد اقل جریان آند مورد نیاز است که بعد از آنکه تریستور روشن شد و سیگنال گیت ازروی آن برداشته شد ؛ لازم است بر قرار باشد تا تریستور رادر حالت روشن نگه دارد.
هنگامی که تریستور شروع به هدایت کرد ؛ رفتار آن مشابه یک دیود در حال
هدایت می شود و کنترلی روی آن وجود ندارد . عنصر به هدایت خود ادامه خواهد داد چرا که به واسطه ی حرکت آزادانه ی حامل ها لایه تخلیه در پیوند 2 J وجود ندارند . عنصر به خود ادامه خواهد داد چرا که به واسطه حرکت آزادانه حامل ها لایه تخلیه در پیوند 2 J وجود ندارد . گر چه اگرجریان مستقیم آند به سطحی پایین تر از جریانی که نگهدارنده ی I H نامیده می شود ؛کاهش یابد ؛ به علت کاهش تعداد حاملها در اطراف پیوند 2 J یک ناحیه تخلیه ایجاد می گردد و تریستور در حالت قطع قرار می گیرد . جریان نگهدارنده در حد میلی آمپر بوده واز جریان تثبیت کننده I L است یعنی I H > I L جریان نگهدارنده کمترین جریان آند می باشد که تریستور رادر حالت روشن نگاه می دارد
عملکرد نوزایی یا تثبیت کنندگی به واسطه فیدیک مثبت را می توان با مدل دو ترانزیستوری تریستور توجیه کرد .هر تریستور را می توان به صورت دو ترانزیستور
مکمل (یک ترانزیستور Q1 pnp ویک ترانزیستور Q2 npn ) در شکل زیر در نظرگرفت.
روشن کردن تریستور :
هر تریستور با افزایش جریان آند آن روشن می گردد . روشن کردن تریستور به
یکی از روشهای زیر امکان پذیر است :
گرما: اگر دمای تریستور بالا رود تعداد زوجهای حفره - الکترون افزایش خواهد یافت در نتیجه جریان نشتی افزایش می یابد.واین افزایش جریانها a 1 + a2 را افزایش خواهد داد. بواسطه فرآیند نوزایی ( a 1 + a2 ) ممکن است به سمت واحد میل کند وامکان دارد تریستور روشن شود . این شیوه روشن شدن تریستور ممکن است باعث نا پایدلری حرارتی گردد وباید از آن اجتناب کرد.
دانلود تحقیق توصیف آشکار سازهای نیمه هادی سه بعدی نوترونهای حرارتی
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
فرمت فایل word و قابل ویرایش و پرینت
تعداد صفحات: 9
«توصیف آشکار سازهای نیمه هادی سه بعدی نوترونهای حرارتی»
آشکار سازی های نیمه هادی نوترون برای رادیوبیولوژی نوترون و شمارش آن دارای اهمیت بسیار زیادی هستند. آشکار سازی های ساده سیلیکونی نوترون ترکیبی از یک دیود صفحه ای با لایه ای از یک مبدل مناسب نوترون مثل 6LiFمی باشند. چنین وسایلی دارای بهره آشکار سازی محدودی می باشندکه معمولاً بیشتر از 5% نیست. بهره آشکار سازی را می توان با ساخت یک ساختار میکرونی3D به صورت فرو رفتگی، حفره یا سوراخ و پر کردن آن با ماده مبدل نوترون افزایش داد. اولین نتایج ساخت چنین وسیله ای در این مقاله ارائه شده است.
آشکار سازهای سیلیکونیN با حفره های هرمی شکل در سطح پوشیده شده با 6LiF ساخته شده و سپس تحت تابش نوترونهای حرارتی قرار گرفتند. طیف ارتفاع پالس انرژی تابش شده به حجم حساس با شبیه سازی مورد مقایسه قرار گرفت. بهره آشکار سازی این وسیله در حدود 6.3% بود. نمونه هایی با سایز ستونهای مختلف ساخته شد تا خواص الکتریکی ساختارهای سه بعدی مورد مطالعه قرار گیرد.ضرایب جمع آوری بار در ستونهای سیلیکون از 10تا800 nm عرض و 80تا nm 200ارتفاع با ذرات آلفا اندازه گیری شد. بهره آشکار سازی یک ساختار 3D کامل نیز شبیه سازی شد. نتایج نشان از تقویت بهره آشکار سازی با فاکتور 6در مقایسه با آشکار سازهای صفحه ای استاندارد نوترون دارد.
1. مقدمه و اهداف: آشکار سازهای نوترونی نمی توانند مستقیماً برای آشکار سازی نوترونهای حرارتی به کار روند و باید از ماده ای استفاده کرد که نوترونها را به صورت تشعشع قابل آشکار سازی در آورد. مواد مختلفی برای این منظور وجود دارند که در بین آنها6Li از همه مناسب تر به نظر می رسد. واکنش گیر افتادن نوترون در6Li دارای سطح مقطع942 b در انرژی نوترونی0.0253eV است.
6Li+n→∝(2.05MeV) +3H(2.73MeV
مواد مبدل با پایه6Li دارای سطح مقطع گیر انداختن نورونهای بالایی بوده و انرژی محصولات تولید شده آن نیز برای آشکار شدن به قدر کافی بالا می باشد. هدف نهایی آشکار سازR&D که در اینجا شرح داده می شوند ایجاد یک سنسور تصویر برداری نوترون با حساسیت بالا و قدرت تفکیک فضایی مناسب است. ما قبلاً با موفقیت چیپMedipix-2 با چیپ سنسور صفحه ای پوشیده با مبدل نوترون6Li را آزمایش کرده ایم. قدرت تفکیک فضایی چنین وسیله ای در حدود 65nm(نشانه ای از FWHMتابع پخش خطی) به خوبی با ابزارهای تصویر برداری نوترون قابل رقابت است. نسبت سیگنال به نویز(SNR) آشکارسازی سیلیکون نیز بالاتر از آشکار سازهای نوترونی فعلی است. با این وجود بهره آشکار سازی چنین آشکارسازهای نیمه هادی صفحه ای(نسبت تعداد آشکار شده به تعداد نوترون برخوردی) در حدود5% محدود می باشد. بهره آشکارسازی را می توان با ایجاد حفره یا سوراخ هایی (ساختار 3D ) در بدنه آشکار ساز سیلیکون افزایش داد.
2. آشکار سازی آشکارسازهای نوترونی صفحه ای:
برای پیش بینی بهره آشکارسازی ساختار صفحه ای از یک بسته نرم افزار شبیه سازی مونت کارلو استفاده شد. این بسته ترکیبی بود ازMCNP-4C (شبیه سازی انتقال نوترونی) با SRIM/TRIM (قدرت توقف) و کد مونت کارلو C++ متعلق به خودمان(شبیه سازی انتقال انرژی، طیف ارتفاع پالس، بهره آشکار سازی و....)
شکل 1بهره آشکار سازی را در مقابل ضخامت ماده مبدل6LIF (6LI غنی شده تا 89%)، اول برای تشعشع قدامی که منحنی مقدار بیشینه 4.48% را در ضخامت 7mg/cm2 نشان می دهد. بهره آشکار سازی در ضخامتهای بیشتر از این حد کاهش می یابد چون ذرات آلفا و تریتیوم تولید شده در سطوح دورتر LiFاز مرز Si-LiF قادر به رسیدن به حجم حساس نیستند. به علاوه تعداد بیشتر نوترونها در نزدیکی سطح خارجی مبدل جذب می شوند(شکل 2a را ببینید). منحنی دوم در شکل1 مخصوص آشکار سازی است که از پشت تحت تابش قرار گرفته است.
در ضخامتهای بالا تراز7mg/cm2، بهره آشکار سازی در حدود 4.90%ثابت باقی می ماند. نوترونها به صورت قابل ترجیحی در نزدیکی مرز مبدل نیمه هادی جذب می شوند )شکل(b.2 و بهره آشکارسازی اشباع شده و مستقل از ضخامت آشکار ساز می باشد.
طیف انرژی تابشی در آشکار ساز صفحه ای ساده اندازه گیری شد(شکل 3). نمونه مورد استفاده یک آشکارساز سیلیکونی 5×5mm2و 300µm ضخامت بود. مقاومت حجم n-type در حدود 5kΩcm بود. بخشی از نمونه با لایه ای از6LiF با 89% لیتیوم پوشانده شده بود(به این دلیل فقط بخشی از آن پوشانده شده بود تا بخشی به صورت فضای باز برای کالیبراسیون انرژی با ذرات آلفای منبع کالیبراسیون در اختیار داشته باشیم). طیف حاصل را با نتایج شبیه سازی مونت کارلو مقایسه کردیم. شبیه سازی به خوبی با نتایج اندازه گیری شده مطابقت داشت. نمونه از پشت با دسته پرتو نوترون حرارتی مورد تابش قرار گرفت. اندازه گیریها در کانال افقی (هدایت نوترون) راکتور تحقیقاتی هسته ای LVR-15 در موسسه فیزیک هسته ای دانشگاه چک در Rez در نزدیکی پراگ انجام پذیرفتند. فلوی نوترون در حدود106cm-2s-1در قدرت راکتور8MW بودند.
آلفا و تریتون تولید شده از واکنش گیر انداختن نوترون حرارتی اغلب در جهتهای متضاد به حرکت در می آیند (شکل4) آشکارساز صفحه ای ساده یکی از دو ذره الفا یا تریتون را آشکار می کند نه هر دو را. بنابر این طیف انرژی تابشی هرگز دارای انرژی بالاتر مربوط به تریتون نخواهد بود.
دانلود تحقیق توصیف آشکار سازهای نیمه هادی سه بعدی نوترونهای حرارتی
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
فرمت فایل word و قابل ویرایش و پرینت
تعداد صفحات: 9
«توصیف آشکار سازهای نیمه هادی سه بعدی نوترونهای حرارتی»
آشکار سازی های نیمه هادی نوترون برای رادیوبیولوژی نوترون و شمارش آن دارای اهمیت بسیار زیادی هستند. آشکار سازی های ساده سیلیکونی نوترون ترکیبی از یک دیود صفحه ای با لایه ای از یک مبدل مناسب نوترون مثل 6LiFمی باشند. چنین وسایلی دارای بهره آشکار سازی محدودی می باشندکه معمولاً بیشتر از 5% نیست. بهره آشکار سازی را می توان با ساخت یک ساختار میکرونی3D به صورت فرو رفتگی، حفره یا سوراخ و پر کردن آن با ماده مبدل نوترون افزایش داد. اولین نتایج ساخت چنین وسیله ای در این مقاله ارائه شده است.
آشکار سازهای سیلیکونیN با حفره های هرمی شکل در سطح پوشیده شده با 6LiF ساخته شده و سپس تحت تابش نوترونهای حرارتی قرار گرفتند. طیف ارتفاع پالس انرژی تابش شده به حجم حساس با شبیه سازی مورد مقایسه قرار گرفت. بهره آشکار سازی این وسیله در حدود 6.3% بود. نمونه هایی با سایز ستونهای مختلف ساخته شد تا خواص الکتریکی ساختارهای سه بعدی مورد مطالعه قرار گیرد.ضرایب جمع آوری بار در ستونهای سیلیکون از 10تا800 nm عرض و 80تا nm 200ارتفاع با ذرات آلفا اندازه گیری شد. بهره آشکار سازی یک ساختار 3D کامل نیز شبیه سازی شد. نتایج نشان از تقویت بهره آشکار سازی با فاکتور 6در مقایسه با آشکار سازهای صفحه ای استاندارد نوترون دارد.
1. مقدمه و اهداف: آشکار سازهای نوترونی نمی توانند مستقیماً برای آشکار سازی نوترونهای حرارتی به کار روند و باید از ماده ای استفاده کرد که نوترونها را به صورت تشعشع قابل آشکار سازی در آورد. مواد مختلفی برای این منظور وجود دارند که در بین آنها6Li از همه مناسب تر به نظر می رسد. واکنش گیر افتادن نوترون در6Li دارای سطح مقطع942 b در انرژی نوترونی0.0253eV است.
6Li+n→∝(2.05MeV) +3H(2.73MeV
مواد مبدل با پایه6Li دارای سطح مقطع گیر انداختن نورونهای بالایی بوده و انرژی محصولات تولید شده آن نیز برای آشکار شدن به قدر کافی بالا می باشد. هدف نهایی آشکار سازR&D که در اینجا شرح داده می شوند ایجاد یک سنسور تصویر برداری نوترون با حساسیت بالا و قدرت تفکیک فضایی مناسب است. ما قبلاً با موفقیت چیپMedipix-2 با چیپ سنسور صفحه ای پوشیده با مبدل نوترون6Li را آزمایش کرده ایم. قدرت تفکیک فضایی چنین وسیله ای در حدود 65nm(نشانه ای از FWHMتابع پخش خطی) به خوبی با ابزارهای تصویر برداری نوترون قابل رقابت است. نسبت سیگنال به نویز(SNR) آشکارسازی سیلیکون نیز بالاتر از آشکار سازهای نوترونی فعلی است. با این وجود بهره آشکار سازی چنین آشکارسازهای نیمه هادی صفحه ای(نسبت تعداد آشکار شده به تعداد نوترون برخوردی) در حدود5% محدود می باشد. بهره آشکارسازی را می توان با ایجاد حفره یا سوراخ هایی (ساختار 3D ) در بدنه آشکار ساز سیلیکون افزایش داد.
2. آشکار سازی آشکارسازهای نوترونی صفحه ای:
برای پیش بینی بهره آشکارسازی ساختار صفحه ای از یک بسته نرم افزار شبیه سازی مونت کارلو استفاده شد. این بسته ترکیبی بود ازMCNP-4C (شبیه سازی انتقال نوترونی) با SRIM/TRIM (قدرت توقف) و کد مونت کارلو C++ متعلق به خودمان(شبیه سازی انتقال انرژی، طیف ارتفاع پالس، بهره آشکار سازی و....)
شکل 1بهره آشکار سازی را در مقابل ضخامت ماده مبدل6LIF (6LI غنی شده تا 89%)، اول برای تشعشع قدامی که منحنی مقدار بیشینه 4.48% را در ضخامت 7mg/cm2 نشان می دهد. بهره آشکار سازی در ضخامتهای بیشتر از این حد کاهش می یابد چون ذرات آلفا و تریتیوم تولید شده در سطوح دورتر LiFاز مرز Si-LiF قادر به رسیدن به حجم حساس نیستند. به علاوه تعداد بیشتر نوترونها در نزدیکی سطح خارجی مبدل جذب می شوند(شکل 2a را ببینید). منحنی دوم در شکل1 مخصوص آشکار سازی است که از پشت تحت تابش قرار گرفته است.
در ضخامتهای بالا تراز7mg/cm2، بهره آشکار سازی در حدود 4.90%ثابت باقی می ماند. نوترونها به صورت قابل ترجیحی در نزدیکی مرز مبدل نیمه هادی جذب می شوند )شکل(b.2 و بهره آشکارسازی اشباع شده و مستقل از ضخامت آشکار ساز می باشد.
طیف انرژی تابشی در آشکار ساز صفحه ای ساده اندازه گیری شد(شکل 3). نمونه مورد استفاده یک آشکارساز سیلیکونی 5×5mm2و 300µm ضخامت بود. مقاومت حجم n-type در حدود 5kΩcm بود. بخشی از نمونه با لایه ای از6LiF با 89% لیتیوم پوشانده شده بود(به این دلیل فقط بخشی از آن پوشانده شده بود تا بخشی به صورت فضای باز برای کالیبراسیون انرژی با ذرات آلفای منبع کالیبراسیون در اختیار داشته باشیم). طیف حاصل را با نتایج شبیه سازی مونت کارلو مقایسه کردیم. شبیه سازی به خوبی با نتایج اندازه گیری شده مطابقت داشت. نمونه از پشت با دسته پرتو نوترون حرارتی مورد تابش قرار گرفت. اندازه گیریها در کانال افقی (هدایت نوترون) راکتور تحقیقاتی هسته ای LVR-15 در موسسه فیزیک هسته ای دانشگاه چک در Rez در نزدیکی پراگ انجام پذیرفتند. فلوی نوترون در حدود106cm-2s-1در قدرت راکتور8MW بودند.
آلفا و تریتون تولید شده از واکنش گیر انداختن نوترون حرارتی اغلب در جهتهای متضاد به حرکت در می آیند (شکل4) آشکارساز صفحه ای ساده یکی از دو ذره الفا یا تریتون را آشکار می کند نه هر دو را. بنابر این طیف انرژی تابشی هرگز دارای انرژی بالاتر مربوط به تریتون نخواهد بود.