실리콘 검출기 개발

반도체 검출기 가운데 하나인 실리콘 검출기는 상온에서 상대적으로 간단히 사용할 수 있어 핵 및 입자 물리 실험에 다양하게 이용되고 있다. 하전입자가 검출기에 입사하면 전자와 양공 쌍이 생성되고 이들은 가해진 전기장을 따라 이동하며 전기신호를 만든다. 두께와 폭을 줄인 실리콘 띠(strip) 검출기를 이용하면 작은 에너지 손실()과 매우 좋은 위치 분해능을 기대할 수 있다. 핵물리 실험은 얇은 실리콘과 두꺼운 실리콘을 조합한 형태를 많이 채택하는데 이는 에너지 손실을 통한 입자의 종류를 알아내는데 효과적이기 때문이다. 그런데 입자들이 한꺼번에 너무 많이 입사하면 전자-양공 쌍이 동시에 여러 개 생겨 이들에 의한 전기신호들이 합쳐져 신호 구분이 불가능해지고 방사선 손상(radiation damage)으로 인해 검출기 수명이 단축된다는 단점도 있다.

실리콘 검출기를 사용하여 다양한 핵구조나 핵천체물리 실험을 할 수 있다. 예를 들어, 방사성 동위원소인 18Ne 빔을 이용하여 핵천체물리에서 중요한 d(Ne-18,Ne-19*)p 실험을 할 수 있다. 이 반응은 빔이 CD2 표적과 반응하여 양성자와 들뜬 Ne-19을 생성한다. 반감기가 매우 짧은 Ne-19의 들뜬 상태는 곧바로 O-15와 알파 입자로 붕괴한다. 이 실험은 RAON에서도 초기에 수행할 실험 가운데 하나로 고려 중이다. 그림은 RAON의 KoBRA 되튐 검출장치 끝단에 설치할 예정인 실리콘 검출기의 개념도이다. 이 검출기를 통하여 다양한 핵반응과 탄성충돌 실험을 할 수 있다.