用于生长大晶体的隔振系统

堪萨斯州立大学有一个独特的设施，专门用于研究和开发新型和开创性的辐射探测器技术。

半导体材料和放射性技术（SMART）欧洲杯足球竞彩实验室是美国最大的辐射检测实验室，以大学为基地。该实验室主要检测伽马射线和中子，主要是用于国土安全应用的特殊核材料（SNM）产生的伽马射线和中子。

SMART实验室分析和制造各种探测器，包括微型充气探测器、用于中子或伽马射线成像的像素化设备、高分辨率、室温操作的半导体伽马射线能谱仪和紧凑的低功率中子探测器。

该实验室自始至终以易于部署的包装制造探测器，用于探测铀和钚等核材料。欧洲杯足球竞彩

实验室研究的伽马射线探测方面集中于开发和发现致密的高Z半导体材料，例如碲化镉锌（CdZnTe或CZT）和碘化汞（HgI2），以及多闪烁体材料，例如镧（LaBr3）和三溴化铈（CeBr3）。欧洲杯足球竞彩

利用闪烁体材料和高Z半导体对大晶体生长进行的研究创造了大晶体锭产量。欧洲杯足球竞彩

伽马射线是由亚原子粒子相互作用产生的高频电磁辐射，波长很短，例如裂变、聚变、放射性衰变和电子-正电子湮灭。

伽马射线是穿透性很强的光子，能量很大。专门探测它们是非常复杂的，但需要一种具有高Z数的材料，这意味着原子核中有大量的质子和中子。

这些原子核比其他元素(如氦或氢)更能有效地阻挡伽马射线。具有高z数的晶体将伽马射线从电磁波变成受激电子。

电子产生光，或者通过晶体移动，制造出可以被探测到的东西。如果一个晶体是高度均匀和均匀的，就可以知道，通过在晶体中观察到的影响，射线与晶体相互作用。

生长巨晶体

CdZnTe晶体和闪烁体材料在SMART实验室使用垂直布里奇曼炉生长。在这种方法欧洲杯足球竞彩中，熔融材料从一端定向凝固到另一端，形成大体积的单晶锭。

CdZnTe的生长技术伽马射线光谱仪自20世纪90年代初以来，人们就已经发现了这种晶体，但直到最近，才找到了一种经济高效地制造大晶体的有效系统。

更高的钢锭产量产生更精确、更小、更快的传感器，并使伽马射线探测器在现场更经济、更便携。这些好处可以对国家安全的目标产生广泛的影响。采用CZT的辐射探测器可以在室温下以直接转换（或光电导）模式工作。

SMART实验室的研究人员将材料封装在真空条件下的石英安瓿中生长。石英管垂直放置在炉内，将材料改变为500 - 1100之间的熔融状态。然后他们从底部到顶部稳定地冷冻材料。

如果充分实施热梯度，将产生大的晶体。一旦晶体长大，就从试管中取出，并用金刚石锯将其修整到合适的尺寸。然后对其进行抛光，以形成一个探测器。

隔振

通过消除外部振动来最大化稳定的晶体生长过程是优化铸锭产量的关键。

晶体生长界的普遍理解是，不受控制的振动会导致生长界面的不稳定。

SMART实验室的Mark harrison教授解释道:当材料从下到上冻结时，在液体和固体之间有一个界面，它建立了一个自然对流，非常适合生长大的单晶。”

他继续说道,“如果振动扰动了正在形成的晶体固体上方的液体，它可以改变对流模式，从以前的单晶将形成多个晶体。这与我们生长大的单晶的目的是相反的。”

"我们研究了各种主动振动和空气台振动处理系统，最终选择了负刚度隔振，”他补充道。

负刚度机构（NSM）隔离器具有水平和垂直定制谐振频率的灵活性。他们在低频隔振中使用了完全机械的概念。

垂直运动隔离是由一个刚性弹簧提供的，该弹簧与NSM组合支持重量负载。在不影响弹簧静承载能力的情况下，弹簧的垂直总刚度很低。

水平运动隔震是由与垂直运动隔震器串联的梁柱提供的。梁柱的水平刚度因“梁柱”效应而降低。

梁柱与NSM的结合起到弹簧的作用。结果是一个紧凑的，被动隔振器能够非常低的水平和垂直固有频率和非常高的内部结构频率。

与空气系统相比，具有负刚度的振动传递率显著提高，这可能会增加隔振问题，因为它们包含的共振频率可以反映地板振动。

传递率是通过隔振器传递的振动相对于输入振动的度量。负刚度隔振器，当修改为0.5 Hz时，在2 Hz时获得93%的隔振效率;5赫兹时99%;在10hz时为99.7%。

在有和没有负刚度隔离平台的两个熔炉中，在生长安瓿位置用地震仪测量的功率谱密度图。

与有源系统相比，NSM的传递率也有所提高。由于有源系统是由电力提供动力的，因此功率调制和电子功能障碍等问题会对有源系统产生负面影响，从而干扰晶体生长的连续性。

主动系统也有一个受限的动态范围，这很容易超出，导致隔离器进入正反馈，并在设备下方产生噪声。2020欧洲杯下注官网主动隔振系统基本上没有共振，因为它们的传递率不像负刚度隔振器那样迅速地滚动。

"我们担心的一个问题是表面波穿过地面，它会在晶体生长系统中引起振动，哈里森教授概述道。

"我们在地下室，“他补充道，”在我们得到NSM系统之前，我可以看到有人拿着地震仪从楼梯穿过墙走下来。有了负刚度系统，我甚至不知道他们什么时候在炮轰附近的Fort Riley军事基地。"

提高检测

伽马射线探测器已经存在多年，但它们要么需要液氮冷却，如使用锗的冷却，要么效率和性能非常低。例如，将液氮带到遥远的沙漠以发现特殊核材料所需的复杂性是具有挑战性的。

"我们在SMART实验室尝试做的是让这些探测器更可行，更经济地安装在每个关键检查点，在每个机场和航运港口，哈里森教授解释道。这将增加发现和拦截特殊核材料运输的可能性。"

致谢

制作的材料最初是由吉姆麦克马欧洲杯足球竞彩洪从负K。

本信息来源、审查和改编自负K技术公司提供的材料。欧洲杯足球竞彩

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