10.14489/td.2025.10.pp.041-050

2025, 10 октябрь (October)

DOI: 10.14489/td.2025.10.pp.041-050

Артемьев Б. В., Жалнин В. П., Гайворонский А. И., Калинин К. Д.
МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ДАТЧИКИ РАДИАЦИОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ МДП-СТРУКТУР: ПРИНЦИПЫ, ТЕХНОЛОГИИ И МЕТОДЫ КАЛИБРОВКИ
(с. 41-50)

Аннотация. Рассматриваются вопросы разработки и тестирования многофункцио-нальных датчиков радиационного излучения, основанных на структурах металл‒диэлектрик‒полупроводник. Анализируются современные техноло-гии радиационного мониторинга, преимущества использования МДП-структур, а также их потенциал для повышения чувствительности и надеж-ности датчиков. Описаны теоретические принципы работы, методики изго-товления и тестирования. Выявлены ключевые параметры, влияющие на их эксплуатационные характеристики. Рассматриваются перспективы применения данных датчиков в медицине, промышленности и обеспечении безопасности.

Ключевые слова: многофункциональные детекторы, радиационные излучения, металл‒диэлектрик‒полупроводник, детекторы ионизирующего излучения, радиационно-чувствительные структуры, полупроводниковые детекторы, наноматериалы, чувствительность и селективность, дозиметрия, радиационная безопасность.

Artemiev B. V., Zhalnin V. P., Gaivoronskiy A. I., Kalinin K. D.
MULTIFUNCTIONAL RADIATION SENSORS BASED ON MIS STRUCTURES: PRINCIPLES, TECHNOLOGIES AND CALIBRATION METHODS
(pp. 41-50)

Abstract. The article considers the development and testing of multifunctional radiation sensors based on metal-insulator-semiconductor structures. Modern radiation monitoring technologies, advantages of using MIS structures, as well as their potential for increasing the sensitivity and reliability of sensors are analyzed. The theoretical principles of operation, manufacturing and testing methods are described. Key parameters affecting their performance characteristics are identified. Prospects for using these sensors in medicine, industry and security are considered.

Keywords: multifunctional sensors, radiation, metal‒dielectric‒semiconductor, ionizing radiation detectors, radiation-sensitive structures, semiconductor sensors, nanomaterials, sensitivity and selectivity, dosimetry, radiation safety.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

Б. В. Артемьев, В. П. Жалнин, А. И. Гайворонский, К. Д. Калинин (Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, Москва, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Eng

B. V. Artemiev, V. P. Zhalnin, A. I. Gaivoronskiy, K. D. Kalinin (Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russia)

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Тенишев В. П., Емельяненко И. А. Радиационно-чувствительные пленочные композиции для измерения поглощенных доз в диапазоне 100 – 1000 Гр // Стандартные образцы. 2019. Т. 15, № 3. С. 33 – 40.
2. Безродных И. П., Тютнев А. П., Семенов В. Т. Радиационные эффекты в космосе. Влияние ионизирующего излучения на изделия электронной техники. М.: АО «Корпорация «ВНИИЭМ», 2017. 63 с.
3. Пильщиков В. Е. Радиационная физика полупроводников. М.: Наука, 1990. 384 с.
4. Andreev D. V., Bondarenko G. G., Andreev V. V., Stolyarov A. A. Use of High-Field Electron Injection into Dielectrics to Enhance Functional Capabilities of Radiation MOS Sensors // Sensors. 2020. Vol. 20, Is. 8. P. 2382 ‒ 2393. DOI: 10.3390/s20082382
5. Харитонов Ю. И., Шумаков А. В. Полупроводниковые датчики радиации: физика и применение // Приборы и техника эксперимента. 2015. № 3. С. 23 – 30.
6. Углов А. А., Дедков Г. В. Радиационные эффекты в полупроводниках и полупроводниковых приборах. М.: Наука, 1973. 320 с.
7. Григорьев Н. Н., Кудряшов В. А. Радиационные датчики на основе полупроводниковых структур // Журнал технической физики. 2017. Т. 87, № 5. С. 675 – 682.
8. Гельфанд М. Е., Клиндухов С. Н. Радиационная безопасность при монтаже и наладке радиационной техники. М.: Энергоатомиздат, 1992. 208 с.
9. Andreev D. V., Kornev S. A., Andreev V. V. Change in the Charge State of MOS Structures under Radiation and High-Field Injection at a Constant Voltage // Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. 2025. Vol. 19. P. 324 – 328. DOI: 10.1134/S1027451025700466.
10. Козлов В. Ф. Справочник по радиационной безопасности. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1991. 352 с.
11. Андреев B. В., Столяров А. А., Васютин М. С., Михальков А. М. Активный чувствительный элемент сенсора радиационных излучений на основе МДП-структур с наноразмерными диэлектрическими слоями // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2010. Спецвыпуск. С. 118 ‒ 127.
12. Черняев А. П., Колыванова М. А., Борщеговская П. Ю. Радиационные технологии в медицине // Вестник Московского университета. Сер. 3: Физика, астрономия. 2015. № 6. С. 28 – 36.
13. Andreev V. V., Bondarenko G. G., Andreev D. V., Stolyarov A. A. Use of MIS Sensors of Radiation in High-Field Electron Injection Modes // Journal of Contemporary Physics (Armenian Academy of Sciences). 2020. Vol. 55, No. 2. P. 144 – 150. DOI: 10.3103/S106833722002005X
14. Шумаков А. В., Свиридов А. С., Колесников С. В. Современные датчики для радиационных мониторов // Атомная энергия. 2011. Т. 110, № 3. С. 163 – 167.
15. Свиридов А. С., Колесников С. В., Андреев В. В. Разработка многофункциональных МДП-датчиков для радиационного мониторинга // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2018. № 4. С. 56 – 67.
16. Andreev D. V., Bondarenko G. G., Andreev V. V. Change in the Charge State of MOS Structures with a Radiation-Induced Charge under High-Field Injection of Electrons // Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. 2023. Vol. 17. No. 1. P. 48 ‒ 53. DOI: 10.1134/S1027451023010056
17. Иванов П. А., Шумаков А. В. Технологии тестирования радиационно-чувствительных датчиков на основе МДП-структур // Сб. тр. конф. «Инновационные технологии в приборостроении». М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2020. С. 102 – 110.

Eng

1. Tenishev, V. P., & Emelyanenko, I. A. (2019). Radiation-sensitive film compositions for measuring absorbed doses in the range of 100-1000 Gy. Standartnye Obraztsy, 15(3), 33–40. [in Russian language]
2. Bezrodnykh, I. P., Tyutnev, A. P., & Semenov, V. T. (2017). Radiation effects in space. Influence of ionizing radiation on electronic products. AO “Korporatsiya “VNIIEM”. [in Russian language]
3. Pilshchikov, V. E. (1990). Radiation physics of semiconductors. Nauka. [in Russian language]
4. Andreev, D. V., Bondarenko, G. G., Andreev, V. V., & Stolyarov, A. A. (2020). Use of high-field electron injection into dielectrics to enhance functional capabilities of radiation MOS sensors. Sensors, 20(8), 2382–2393. https://doi.org/10.3390/s20082382
5. Kharitonov, Yu. I., & Shumakov, A. V. (2015). Semiconductor radiation sensors: Physics and application. Pribory i Tekhnika Eksperimenta, (3), 23–30. [in Russian language]
6. Uglov, A. A., & Dedkov, G. V. (1973). Radiation effects in semiconductors and semiconductor devices. Nauka. [in Russian language]
7. Grigoriev, N. N., & Kudryashov, V. A. (2017). Radiation sensors based on semiconductor structures. Zhurnal Tekhnicheskoi Fiziki, 87(5), 675–682. [in Russian language]
8. Gelfand, M. E., & Klindukhov, S. N. (1992). Radiation safety during installation and commissioning of radiation equipment. Energoatomizdat. [in Russian language]
9. Andreev, D. V., Kornev, S. A., & Andreev, V. V. (2025). Change in the charge state of MOS structures under radiation and high-field injection at a constant voltage. Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques, 19, 324–328. https://doi.org/10.1134/S1027451025700466
10. Kozlov, V. F. (1991). Handbook on radiation safety (4th ed.). Energoatomizdat. [in Russian language]
11. Andreev, V. V., Stolyarov, A. A., Vasyutin, M. S., & Mikhalkov, A. M. (2010). Active sensing element of radiation sensor based on MIS structures with nanoscale dielectric layers. Vestnik MGTU im. N. E. Baumana. Ser. Priborostroenie, (Special issue), 118–127. [in Russian language]
12. Chernyaev, A. P., Kolyvanova, M. A., & Borshchegovskaya, P. Yu. (2015). Radiation technologies in medicine. Vestnik Moskovskogo Universiteta. Ser. 3: Fizika, Astronomiya, (6), 28–36. [in Russian language]
13. Andreev, V. V., Bondarenko, G. G., Andreev, D. V., & Stolyarov, A. A. (2020). Use of MIS sensors of radiation in high-field electron injection modes. Journal of Contemporary Physics, 55(2), 144–150. https://doi.org/10.3103/S106833722002005X
14. Shumakov, A. V., Sviridov, A. S., & Kolesnikov, S. V. (2011). Modern sensors for radiation monitors. Atomnaya Energiya, 110(3), 163–167. [in Russian language]
15. Sviridov, A. S., Kolesnikov, S. V., & Andreev, V. V. (2018). Development of multifunctional MIS sensors for radiation monitoring. Vestnik MGTU im. N. E. Baumana. Ser. Priborostroenie, (4), 56–67. [in Russian language]
16. Andreev, D. V., Bondarenko, G. G., & Andreev, V. V. (2023). Change in the charge state of MOS structures with a radiation-induced charge under high-field injection of electrons. Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques, 17(1), 48–53. https://doi.org/10.1134/S1027451023010056
17. Ivanov, P. A., & Shumakov, A. V. (2020). Testing technologies for radiation-sensitive sensors based on MIS structures. In Innovative technologies in instrument engineering: Proceedings of the conference (pp. 102–110). MGTU im. N. E. Baumana. [in Russian language]

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 700 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа скопируйте doi статьи:

10.14489/td.2025.10.pp.041-050

и заполните форму

Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 700 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please copy the article doi:

10.14489/td.2025.10.pp.041-050

and fill out the form