On possibility of application of InSb-based high-temperature Hall sensors for ITER magnetic diagnostics

We report on irradiation experiments of InSb-based Hall samples at two types of neutron spectrums. One with thermal neutrons (natural neutron spectrum of fission reactor) and second with fast neutrons (filtered spectrum). Fluences in both cases reached almost 1018 cm-2 and that led to significant decreasing of electron mobility of samples. In case of thermal neutrons, transmutation process led to increasing of electron concentration of about 2.3×1018 cm-3. For samples irradiated with fast neutrons, twofold effect was observed: increase in electron concentration for samples with low carrier density and decrease in electron concentration for samples with high carrier density. All results raise important issue, that in case of ITER ex-vessel steady state sensors, research at different spectrum of neutrons are necessary.

W artykule przedstawione zostały wyniki badań nad napromieniowaniem neutronami struktur halotronowych bazujących na antymonku indu (InSb). Część próbek została napromieniowana w strumieniu neutronów termicznych (widmo naturalne neutronów reaktora MARIA w Świerku), a pozostałe próbki w strumieniu neutronów prędkich (widmo filtrowane neutronów reaktora). W obu przypadkach dozy neutronów były zbliżone do poziomu 1018 cm-2, doprowadzając do znacznego spadku ruchliwości elektronów w cienkich warstwach InSb. W przypadku napromieniowania neutronami termicznymi zaobserwowano wzrost koncentracji elektronów o wartość ok. 2,3×1018 cm-3, głównie za sprawą transmutacji In -> Sn. Dla próbek napromieniowanych neutronami prędkimi wystąpiły dwa przeciwne efekty: wzrost koncentracji elektronów dla próbek o niskiej początkowej koncentracji elektronów, oraz spadek koncentracji dla próbek o wysokiej początkowej koncentracji elektronów. Wyniki badań wskazują, że w przypadku zastosowania czujników Halla w tokamaku ITER niezbędne jest przeprowadzenie badań w strumieniach neutronów o różnym widmie energetycznym.