Измерение поглощенной дозы ионизирующего излучения с помощью оптических волноводных кольцевых резонаторов

Игорь Андреевич Гончаренко; Александр Васильевич Ильюшонок; Виталий Николаевич Рябцев

doi:10.33408/2519-237X.2023.7-1.5

Измерение поглощенной дозы ионизирующего излучения с помощью оптических волноводных кольцевых резонаторов

Авторы

Игорь Андреевич Гончаренко Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25 https://orcid.org/0000-0002-8063-8068
Александр Васильевич Ильюшонок Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25 https://orcid.org/0000-0001-7523-4483
Виталий Николаевич Рябцев Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25 https://orcid.org/0000-0002-2830-591X

DOI:

https://doi.org/10.33408/2519-237X.2023.7-1.5

Ключевые слова:

оптический волновод, ионизирующее излучение, доза излучения, микрокольцевой резонатор, щелевой волновод

Аннотация

Цель. Анализ методов измерения и конструкций датчиков поглощенной дозы ионизирующего излучения на основе оптических волноводных кольцевых резонаторов.

Методы. Общая методология работы предусматривала использование теоретических методов исследования (анализ, синтез, сравнение).

Результаты. Проведен анализ воздействия ионизирующего излучения на волноводные микрокольцевые резонаторы и оценка возможности их использования в качестве датчиков поглощенной дозы. Показано, что с точки зрения чувствительности перспективными являются датчики на основе микрокольцевых резонаторов на базе кремниевых волноводов, покрытых фторполимером.

Область применения исследований. Результаты обзора и анализа сведений о методах измерения поглощенной дозы ионизирующего излучения могут послужить базой для создания эффективных дозиметров с высокой чувствительностью на основе оптических волноводных кольцевых резонаторов.

Биографии авторов

Игорь Андреевич Гончаренко, Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25

кафедра естественных наук, профессор; доктор физико-математических наук, профессор

Александр Васильевич Ильюшонок, Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25

кафедра естественных наук, заведующий кафедрой; кандидат физико-математических наук, доцент

Виталий Николаевич Рябцев, Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25

кафедра автоматических систем безопасности, начальник кафедры; кандидат технических наук, доцент

Библиографические ссылки

Van Lint V.A.J. The physics of radiation damage in particle detectors. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 1987. Vol. 253, No. 3. Pp. 453–459. DOI: https://doi.org/10.1016/0168-9002(87)90532-8.

Johnston A.H. Radiation effects in optoelectronic device. IEEE Transactions on Nuclear Science, 2013. Vol. 60, No. 3. Pp. 2054–2073. DOI: https://doi.org/10.1109/TNS.2013.2259504.

Summers G.P., Burke E.A., Shapiro P., Messenger S.R., Walters R.J. Damage correlations in semiconductors exposed to gamma, electron and proton radiations. IEEE Transactions on Nuclear Science, 1993. Vol. 40, No. 6. Pp. 1372–1379. DOI: https://doi.org/10.1109/23.273529.

West R.H., Dowling S. Effects related to dose deposition profiles in integrated optics structures. IEEE Transactions on Nuclear Science, 1996. Vol. 43, No. 3. Pp. 1044–1049. DOI: https://doi.org/10.1109/23.510753.

Girard S., Baggio J., Bisutti J. 14-MeV neutron, gamma-ray, and pulsed X-ray radiation-induced effects on multimode silica-based optical fibers. IEEE Transactions on Nuclear Science, 2006. Vol. 53, No. 6. Pp. 3750–3757. DOI: https://doi.org/10.1109/TNS.2006.886222.

Berghmans F., Brichard B., Fernandez A.F., Gusarov A., Uffelen M.V., Girard S. An introduction to radiation effects on optical components and fiber optic sensors. In: Bock W.J., Gannot I., Tanev S. (editors) Optical Waveguide Sensing and Imaging. NATO Science for Peace and Security Series. Netherlands, Dordrecht: Springer, 2008. Pp. 127–165. DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-4020-6952-9_6.

Bhandaru S., Hu S., Fleetwood D.M., Weiss S.M. Total ionizing dose effects on silicon ring resonators. IEEE Transactions on nuclear science, 2015. Vol. 62, No. 1. Pp. 323–328. DOI: https://doi.org/10.1109/TNS.2014.2387772.

Grillanda S., Singh V., Raghunathan V., Morichetti F., Melloni A., Kimerling L., Agarwal A.M. Gamma radiation effects on silicon photonic waveguides. Optics Letters, 2016. Vol. 41, No. 13. – Pp. 3053–3056. DOI: https://doi.org/10.1364/OL.41.003053.

Du Q., Huang Y., Ogbuu O., Zhang W., Li J., Singh V., Agarwal A., Hu J. Gamma radiation effects in amorphous silicon and silicon nitride photonic devices. Optics Letters, 2017. Vol. 42, No. 3. Pp. 587–590. DOI: https://doi.org/10.1364/OL.42.000587.

Piao F., Oldham W.G., Haller E.E. The mechanism of radiation-induced compaction in vitreous silica. Journal of Non-Crystalline Solids, 2000. Vol. 276, No. 1–3. Pp. 61–71. DOI: https://doi.org/10.1016/S0022-3093(00)00263-5.

Goncharenko I., Marciniak M., Reabtsev V. Electric field sensing with liquid-crystal-filled slot waveguide microring resonators. Applied Optics, 2017. Vol. 56, No. 27. Pp. 7629–7635. DOI: https://doi.org/10.1364/AO.56.007629.

Вестник Университета гражданской защиты МЧС Беларуси, Т. 7, № 1

Загрузки

Просмотров аннотации: 117
Загрузок PDF: 69

Опубликован

2023-02-21

Как цитировать

Гончаренко, И. А., Ильюшонок, А. В. и Рябцев, В. Н. (2023) «Измерение поглощенной дозы ионизирующего излучения с помощью оптических волноводных кольцевых резонаторов», Вестник Университета гражданской защиты МЧС Беларуси, 7(1), сс. 5–12. doi: 10.33408/2519-237X.2023.7-1.5.