CZ32845U1 - Multilayer semiconductor radiation detectors detection device for on-site cosmic radiation characterization - Google Patents

Description

Oblast technikyTechnical field

Užitný vzor se týká technického řešení detekčního zařízení pro dozimetrické aplikace na orbitě Země a v meziplanetárním prostoru.The utility model relates to a technical solution of a detection device for dosimetric applications in the orbit of the Earth and in interplanetary space.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Kosmické záření na orbitě Země a v meziplanetárním prostoru představuje riziko pro lidskou posádku a také pro přítomné elektronické systémy. Z hlediska kumulativního poškození způsobuje ionizující záření u biologických systémů poškození buněčných struktur a genetické informace. U elektroniky způsobuje ionizující záření ionizační poškození izolačních oxidových vrstev mikroelektronických struktur a také objemové poškození krystalové struktury křemíku, což se projeví degradací vlastností tranzistorů tvořících mikroelektronické obvody.Cosmic radiation in the orbit of the Earth and in interplanetary space poses a risk to the human crew as well as to the electronic systems present. In terms of cumulative damage, ionizing radiation in biological systems causes damage to cell structures and genetic information. In electronics, ionizing radiation causes ionizing damage to the insulating oxide layers of microelectronic structures as well as volume damage to the crystal structure of silicon, resulting in degradation of the properties of the transistors forming the microelectronic circuits.

Mimo kumulativního poškození polovodičových struktur může průlet vysoce ionizujících částic elektronikou způsobit tranzientní efekty, jako je například změna stavu logických obvodů anebo změna obsahu paměťových buněk, případně destruktivní efekty zkratování polovodičové struktury (tzv. latch-up).In addition to the cumulative damage to semiconductor structures, the passage of highly ionizing particles through the electronics can cause transient effects such as changing the state of logic circuits and / or changing memory cell contents, or destructive latch-up effects.

Hlavní zdroje ionizujícího záření jsou v blízkém prostředí Země primárně elektrony a protony ve Van Allenových pásech, těžké nabité ionty galaktického kosmického záření a sporadické erupce energetických protonů a jiných iontů provázející energetické události na Slunci. Jejich tok není v čase konstantní, záleží na sluneční aktivitě a fázi slunečného cyklu a existuje potřeba ho monitorovat z důvodů bezpečnosti posádky a zařízení.The main sources of ionizing radiation in the near Earth environment are primarily the electrons and protons in the Van Allen bands, heavy charged ions of galactic cosmic rays, and sporadic eruptions of energetic protons and other ions accompanying energy events in the Sun. Their flow is not constant over time, depends on solar activity and phase of the solar cycle and there is a need to monitor it for the safety of crew and equipment.

Pro monitorování takovýchto částic existuje v současnosti několik komerčních řešení na bázi scintilačních, polovodičových a v poslední době i stripových křemíkových detektorů, jak je popsáno např. v následujících dokumentech:There are currently several commercial solutions for monitoring such particles based on scintillation, semiconductor and, more recently, strip silicon detectors, as described, for example, in the following documents:

Plastic Nuclear Track Detector, dostupné online na: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S13504487120034597via%3DihubPlastic Nuclear Track Detector, available online at: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S13504487120034597via%3Dihub

Next Generation Radiation Monitor, dostupné online na: https://ieeexplore.ieee.org/document/6829497Next Generation Radiation Monitor, available online at: https://ieeexplore.ieee.org/document/6829497

The High Energy cosmic Radiation Detection facility (HERD), dostupné online na: http://herd.ihep.ac.cn/Omezeni existujících detekčních zařízení spočívají primárně v:The High Energy Cosmic Radiation Detection Facility (HERD), available online at: http://herd.ihep.ac.cn/The limitations of existing detection equipment are primarily:

• Nemožnosti identifikace primárních částic, případně odhad jejich toku jenom v několika málo rozsazích jejich energie (energy bins), typicky v osmi energetických intervalech, • Malém vstupním úhlu detekčního zařízení, tj. omezení na prostorový úhel, odkud mohou detekované částice přilétávat a být detekovány, • Nemožnosti přesného určení směru letu přilétávající částice, • Velké hmotnosti anebo elektrickém příkonu detekčního zařízení, které omezují nasazení detekčního zařízení na menších platformách,• Impossibility of identifying primary particles or estimating their flow in only a few ranges of their energy (energy bins), typically at eight energy intervals. • Low input angle of the detector, ie limited to the spatial angle from which detected particles can arrive and be detected • Inaccurate determination of the direction of flight of the incoming particles, • Heavy weight and / or electrical power of the detection equipment, which limit the deployment of the detection equipment on smaller platforms.

- 1 CZ 32845 U1 • Nízká radiační odolnost detekčního zařízení, která omezuje dobu provozu měřícího instrumentu případně oblast nasazení,- 1 CZ 32845 U1 • Low radiation resistance of the detection device, which limits the operating time of the measuring instrument or the application area,

Většiny existujících detekčních zařízení se týká alespoň jedno z výše uvedených omezení.Most of the existing detection devices are subject to at least one of the above limitations.

Zde popsané technické řešení zařízení pro měření vlastností kosmického záření svými parametry předčí všechna existující řešení. Umožní nejenom měřit standardní dozimetrické kvantity, ale také lze pomocí něj identifikovat druh každé prolétávající částice, změřit její energii v rozsahu definovaném konstrukcí detektoru a určit její dráhu relativně k detektoru.The technical solution of the cosmic rays measuring device described herein outperforms all existing solutions. Not only will it be possible to measure standard dosimetric quantities, it can also identify the species of each passing particle, measure its energy within the range defined by the detector design, and determine its path relative to the detector.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Výše uvedené nevýhody existujících řešení jsou do značné míry odstraněny předkládaným vícevrstvým detekčním zařízením na bázi polovodičových detektorů záření pro in-situ charakterizaci kosmického záření podle předkládaného technického řešení. Jeho hlavní výhodou je, že umožňuje dosáhnout velkého prostorového a energiového rozlišení při malých rozměrech a hmotnosti zařízení.The above disadvantages of existing solutions are largely overcome by the present multi-layer detection device based on semiconductor radiation detectors for the in-situ characterization of cosmic radiation according to the present invention. Its main advantage is that it allows to achieve high spatial and energy resolution at small dimensions and weight of the device.

Toto vícevrstvé detekčním zařízení na bázi polovodičových detektorů záření pro in-situ charakterizaci kosmického záření obsahuje schránku pro vnější stínění před nízkoenergetickými částicemi. Schránka je opatřena vstupním okénkem pro vstup detekovaných částic. Vícevrstvé detekční zařízení rovněž obsahuje jednotku pro zpracování dat a alespoň dvě detekční vrstvy řazené jedna za druhou za vstupním okénkem uvnitř schránky. Každá z těchto detekčních vrstev je propojena s jednotkou pro zpracování dat. Podstatou tohoto vícevrstvého detekčního zařízení je to, že alespoň dvě z těchto detekčních vrstev mají mezi sebou alespoň jednu absorpční vrstvu absorbující část spektra kosmického záření a že alespoň jedna z detekčních vrstev obsahuje polovodičový monolitický detektor.This multi-layer detection device based on semiconductor radiation detectors for the in-situ characterization of cosmic rays comprises a housing for external shielding from low energy particles. The box is provided with an entry window for the entry of detected particles. The multilayer detection device also comprises a data processing unit and at least two detection layers arranged one behind the other behind an entrance window inside the receptacle. Each of these detection layers is connected to a data processing unit. The essence of this multi-layer detection device is that at least two of these detection layers have at least one absorption layer absorbing part of the cosmic ray spectrum between them and that at least one of the detection layers comprises a semiconductor monolithic detector.

Alespoň jeden polovodičový monolitický detektor je obvykle typu Sol CMOS.The at least one semiconductor monolithic detector is typically of the Sol CMOS type.

Je výhodné, když je alespoň jeden polovodičový monolitický detektor je segmentovaný na pixely.Preferably, the at least one semiconductor monolithic detector is segmented into pixels.

Rovněž je výhodné, když alespoň jeden polovodičový monolitický detektor obsahuje nelineární zesilovač.It is also preferred that the at least one semiconductor monolithic detector comprises a non-linear amplifier.

V jednom možném provedení je alespoň jedna absorpční vrstva provedena jako deska plošných spojů.In one possible embodiment, the at least one absorbent layer is a printed circuit board.

V dalším možném provedení je alespoň jedna absorpční vrstva provedena jako deska ionizačního absorbéru energie prolétávajících částic.In another possible embodiment, the at least one absorbing layer is configured as an ionizing energy absorber plate of the passing particles.

Ve výhodném provedení vícevrstvé detekční zařízení obsahuje více než dvě detekční vrstvy řazené jedna za druhou za vstupním okénkem uvnitř schránky, přičemž každá z po sobě následujících dvojic těchto detekčních vrstev má mezi sebou alespoň jednu absorpční vrstvu, která je vybrána ze skupiny deska plošných spojů, deska ionizačního absorbéru energie prolétávajících částic.In a preferred embodiment, the multi-layer detection device comprises more than two detection layers arranged one behind the other through an entrance window within the receptacle, each of the successive pairs of these detection layers having at least one absorbing layer therebetween which is selected from the group of printed circuit boards, an ionizing energy absorber of flying particles.

V provedení s více detekčními vrstvami je s výhodou mezi použitými absorpčními vrstvami alespoň jedna deska plošných spojů, přičemž alespoň jedna z použitých desek plošných spojů je mezi použitými absorpčními vrstvami na pozici, která se nachází nejblíže vstupnímu okénku.In the multi-layer embodiment, preferably at least one printed circuit board is used between the absorbent layers used, wherein at least one of the printed circuit boards used is at the position closest to the entrance window between the absorbent layers used.

Ve výhodném provedení jednotka pro zpracování dat obsahuje alespoň jeden ovládací systém FPGA a/nebo alespoň jeden mikroprocesor.In a preferred embodiment, the data processing unit comprises at least one FPGA control system and / or at least one microprocessor.

-2CZ 32845 U1-2GB 32845 U1

Objasnění výkresuClarification of the drawing

V obr. 1 je schematicky znázorněno jedno možné provedení technického řešení, které obsahuje čtyři detekční vrstvy, dvě desky ionizačního absorbéru energie prolétávajících částic a tři desky plošných spojů, z nichž dvě fungují rovněž jako absorpční vrstvy.FIG. 1 schematically illustrates one possible embodiment of the invention comprising four detection layers, two ionizing energy absorber particles passing through, and three printed circuit boards, two of which also function as absorption layers.

Příklady uskutečnění technického řešeníExamples of technical solutions

Princip vícevrstého detekčního zařízení zkonstruovaného podle tohoto technického řešení bude podrobněji vysvětlen na konkrétním příkladu uvedeném v obr. 1. Jsou možná i různá jiná provedení s odlišným počtem detekčních a absorpčních vrstev. Vždy je ale potřeba, aby zařízení obsahovalo alespoň dvě detekční vrstvy 2, alespoň jednu absorpční vrstvu umístěnou mezi detekčními vrstvami 2 a také je potřeba, aby alespoň jedna z detekčních vrstev obsahovala polovodičový monolitický detektor. Detekční vrstvy 2 jsou řazené jedna za druhou za vstupním okénkem 6 uvnitř schránky k Vícevrstvé detekční zařízení rovněž obsahuje jednotku 5 pro zpracování dat, přičemž každá z detekčních vrstev 2 je s touto jednotkou 5 pro zpracování dat propojena. Toto propojení není pro jednoduchost v obr. 1 znázorněno. Na přiloženém schematickém obr. 1 je vyobrazen návrh vícevrstvého detekčního zařízení v příkladném provedení se čtyřmi detekčními vrstvami 2.The principle of a multi-layer detection device constructed according to this invention will be explained in more detail in the specific example shown in Fig. 1. Various other embodiments with different numbers of detection and absorption layers are possible. However, there is always a need for the device to comprise at least two detection layers 2, at least one absorption layer located between the detection layers 2, and at least one of the detection layers to include a semiconductor monolithic detector. The detection layers 2 are arranged one after the other behind the entry window 6 inside the box for the multilayer detection device also comprising a data processing unit 5, each of the detection layers 2 being connected to the data processing unit 5. For simplicity, this connection is not shown in FIG. 1. 1 shows a design of a multi-layer detection device in an exemplary embodiment with four detection layers 2.

Vnitřní součásti vícevrstvého detekčního zařízení jsou umístěny ve schránce 1, která stíní elektroniku detektoru před nízkoenergetickou komponentou elektronové části spektra záření o energii řádově stovky keV a nízkoenergetickou komponentou protonové části spektra záření o energii řádově desítky MeV. Materiálem, z něhož je schránka 1 vyrobena, může být např. hliník nebo ocel. Částice vstupují do vícevrstvého detekčního zařízení přes vstupní okénko 6 na vrchní ploše schránky 1, přičemž toto vstupní okénko 6 je pokryto tenkou vrstvou světlu nepropustného materiálu.The internal components of the multi-layer detection device are housed in a box 1 which shields the detector electronics from the low-energy component of the electron portion of the radiation spectrum of the order of hundreds of keV and the low-energy component of the proton portion of the radiation spectrum of the order of tens of MeV. The material of which the container 1 is made can be, for example, aluminum or steel. The particles enter the multilayer detection device via an entrance window 6 on the top surface of the receptacle 1, the entrance window 6 being covered with a thin layer of light impermeable material.

Alespoň jedna z detekčních vrstev 2 umístěných ve schránce 1, a v nej výhodnějším provedení všechny detekční vrstvy 2, obsahují jako aktivní element polovodičový monolitický detektor záření, který je typicky vytvořen technologií Sol CMOS. Sol je anglická zkratka pro technologii Silicon-on-Insulator, CMOS je anglická, zkratka ze slov Complementary Metal-Oxide-Semiconductor pro technologii vytváření integrovaných obvodů.At least one of the detection layers 2 located in the receptacle 1, and most preferably all the detection layers 2, comprise as an active element a semiconductor monolithic radiation detector, which is typically formed by Sol CMOS technology. Sol stands for Silicon-on-Insulator, CMOS stands for Complementary Metal-Oxide-Semiconductor for Integrated Circuit Creation Technology.

V každém monolitickém polovodičovém detektoru je zaintegrováný jak senzor nebo více senzorů záření, přičemž senzory mají podobu polovodičových diod v substrátu detektoru, tak i elektronika, tj. integrovaný obvod nebo obvody, v epitaxní vrstvě detektoru. Takové uspořádání, v němž jsou dioda nebo diody i elektronika součástí jednoho objektu, nazýváme monolitické.In each monolithic semiconductor detector, both a sensor or multiple radiation sensors are integrated, the sensors being in the form of semiconductor diodes in the detector substrate, as well as electronics, i.e., the integrated circuit (s), in the epitaxial layer of the detector. Such an arrangement in which the diode or diodes and electronics are part of one object is called monolithic.

Alespoň jeden polovodičový monolitický detektor je ve výhodném provedení segmentovaný na pixely. V takovém případě polovodičový monolitický detektor obsahuje citlivé pixely, které mohou mít čtvercový, obdélníkový případně hexagonální tvar a jsou to detekční elementy ionizujícího záření. Každý z těchto pixelů je nezávislá polovodičová detekční jednotka obsahující elektroniku. Detekční pixely s výhodou obsahují signálový zesilovač s nelineární převodní charakteristikou, který v rámci této přihlášky pro stručnost nazýváme také nelineární zesilovač, který zvyšuje dynamický rozsah vstupního signálu, což umožní detekovat nejenom elektrony a protony z van Allenových pásů, ale také těžká nabitá jádra galaktického kosmického záření. Malý rozměr detekčních vrstev 2 a jejich vysoká granularita umožňuje zkonstruovat kompaktní detekční zařízení s nízkou energetickou spotřebou, které dovoluje nejenom počítat částice a dle jejich ionizace je zařadit do konkrétního energetického intervalu, ale také dovoluje určit jejich druh a směr letu relativně k detekčním vrstvám 2. Detekční vrstvy 2 jsou připojeny a kontaktovány na desky plošných spojů 4. Ve výhodném provedení, které je ukázáno v obr. 1, mají první dvě detekční vrstvy 2, které jsou nejblíže ke vstupnímu okénku 6, mezi sebou tenkouThe at least one semiconductor monolithic detector is preferably segmented into pixels. In such a case, the semiconductor monolithic detector comprises sensitive pixels which may be square, rectangular or hexagonal in shape and are ionizing radiation detecting elements. Each of these pixels is an independent semiconductor detection unit containing electronics. The detection pixels preferably comprise a signal amplifier with a non-linear conversion characteristic, which for the sake of brevity is also referred to as a non-linear amplifier that increases the dynamic range of the input signal to detect not only electrons and protons from van Allen bands radiation. The small size of the detection layers 2 and their high granularity make it possible to design a compact, low energy consumption detection device which not only allows particle counting and according to their ionization to be included in a particular energy interval, but also allows to determine their type and direction relative to the detection layers 2. The detection layers 2 are attached and contacted to the printed circuit boards 4. In the preferred embodiment shown in Fig. 1, the first two detection layers 2, which are closest to the entrance window 6, have a thin between them

-3 CZ 32845 U1 desku 4 plošných spojů, která současně slouží jako první slabší absorpční vrstva a umožňuje detekovat nízkoenergetickou elektronovou komponentu záření. V obecném provedení jez tohoto důvodu výhodné, když alespoň jedna z použitých desek 4 plošných spojů je mezi použitými absorpčními vrstvami na pozici, která se nachází nejblíže vstupnímu okénku 6.The printed circuit board 4, which at the same time serves as the first weaker absorbent layer and makes it possible to detect the low-energy electron component of the radiation. In general, for this reason it is preferred that at least one of the printed circuit boards 4 used is in the position closest to the entrance window 6 between the absorbent layers used.

Další dvojice detekčních vrstvev 2 v obr. 1 mají mezi sebou vždy po jedné desce 3 ionizačního absorbéru energie prolétávajících částic, kde těžké nabité částice ztratí část své energie ionizací a jsou posléze detekované v dalších vrstvách. Hloubka průniku je úměrná jejich primární energii.The other pairs of detection layers 2 in FIG. 1 each have one ionizing energy absorber plate passing therebetween, where heavy charged particles lose part of their energy by ionization and are then detected in other layers. The penetration depth is proportional to their primary energy.

Desky 3 ionizačního absorbéru energie prolétávajících částic mohou být takto přidány s cílem působit jako ionizační absorbér energie prolétávajících částic prostřednictvím ionizační interakce částic s absorbérem. Takové desky 3 ionizačního absorbéru energie prolétávajících částic jsou obvykle zhotoveny z materiálu s vysokým protonovým číslem a mohou mít různé tloušťky podle požadavků na část energiového spektra, která má být detekována.The ionizing energy absorber plates of the passing particles can thus be added in order to act as an ionizing energy absorber of the passing particles through the ionization interaction of the particles with the absorber. Such particles of ionizing energy absorber passing through particles are usually made of a material with a high proton number and may have different thicknesses depending on the part of the energy spectrum to be detected.

Pokud vícevrstvé detekční zařízení obsahuje jen dvě detekční vrstvy 2 řazené jedna za druhou za vstupním okénkem 6 uvnitř schránky 1, absorpční vrstva mezi nimi je s výhodou provedena jako deska 4 plošných spojů nebo jako deska 3 ionizačního absorbéru energie prolétávajících částic. Volba závisí na částech spektra, které má detekční zařízení detekovat.If the multi-layer detection device comprises only two detection layers 2 arranged one after the other behind the entrance window 6 inside the receptacle 1, the absorbing layer between them is preferably designed as a printed circuit board 4 or as an ionizing energy absorber plate of flying particles. The choice depends on the part of the spectrum that the detector should detect.

Pokud vícevrstvé detekční zařízení obsahuje více než dvě detekční vrstvy řazené jedna za druhou za vstupním okénkem 6 uvnitř schránky 1, je výhodné, když každá z po sobě následujících dvojic těchto detekčních vrstev 2 má mezi sebou alespoň jednu absorpční vrstvu, která je vybrána ze skupiny deska 4 plošných spojů, deska 3 ionizačního absorbéru energie prolétávajících částic. Absorpčních vrstev mezi dvěma detekčními deskami 2 může být i více, jak ukazuje také příklad na obr. 1.If the multi-layer detection device comprises more than two detection layers arranged one behind the other behind the entrance window 6 within the receptacle 1, it is preferred that each of the successive pairs of these detection layers 2 have at least one absorption layer therebetween which is selected from the plate group. 4 of the printed circuit board, the ionizing energy absorber of the passing particles. There may be more absorbent layers between the two detection plates 2, as also shown in the example of FIG. 1.

Obvykle je výhodné, když mezi použitými absorpčními vrstvami je alespoň jedna deska 4 plošných spojů, která se z použitých absorpčních vrstev nachází nejblíže vstupnímu okénku 6, což slouží pro detekci elektronové části spektra, jak bylo popsáno výše.Typically, it is preferable that at least one printed circuit board 4 between the absorbing layers used is located closest to the entrance window 6 of the absorbing layers used to detect the electron portion of the spectrum as described above.

Zpracování dat probíhá v jednotce 5 pro zpracování dat, která obsahuje alespoň jeden ovládací systém FPGA, což je anglická zkratka pro programovatelné hradlové pole ze slov Field Programmable Gate Array, a/nebo tato jednotka 5 pro zpracování dat obsahuje alespoň jeden mikroprocesor. Jednotka 5 pro zpracování dat je typicky umístěna ve spodní části vícevrstvého detekčního zařízení, jsou ale možná i jiná umístění, pokud by to v některém provedení bylo konstrukčně výhodné.The data processing takes place in a data processing unit 5 comprising at least one FPGA control system, which stands for Field Programmable Gate Array, and / or the data processing unit 5 comprises at least one microprocessor. The data processing unit 5 is typically located at the bottom of the multilayer detection device, but other locations are possible if this would be structurally advantageous in some embodiments.

Toto řešení představuje unikátní kombinaci pokroku v mikroelektronických technologiích, umožňujících konstrukci detektorů s požadovanými vlastnostmi (tj. nízká spotřeba, radiační odolnost a vysoká granularita jednotlivých detekčních kanálů), a vlastností ionizačního absorbéru energie prilétávajících částic, který při použití v deskách 3 ionizačního absorbéru umožní dosáhnout výhody zařízení zkonstruovaného dle tohoto návrhu. K těmto výhodám patří vysoké energiové a prostorové rozlišení a nízká hmotnost a malé rozměry.This solution represents a unique combination of advances in microelectronic technologies, enabling the design of detectors with the desired characteristics (ie low power consumption, radiation resistance and high granularity of individual detection channels) and the properties of the ionizing energy absorber of incoming particles which the advantages of a device constructed according to this design. These advantages include high energy and spatial resolution and low weight and small footprint.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Vícevrstvá detekční zařízení zkonstruovaná na tomto principu mohou být využita v kosmických aplikacích, kde existuje potřeba monitorovat tok částic ionizujícího záření tvořeného elektrony, protony a těžkými ionty na orbitě Země a v meziplanetárním prostoru, tj. monitorování a dozimetrie radiačních polí nebo systémy pro ochranu před náhlými zvýšeními toku protonů při slunečné události. Další možné využití je pro technické účely, jako je např. odhad radiační zátěže komponent satelitů.Multilayered detection devices constructed on this principle can be used in space applications where there is a need to monitor the flow of particles of ionizing radiation consisting of electrons, protons and heavy ions in orbit and interplanetary space, ie radiation field monitoring and dosimetry or sudden protection systems by increasing proton flux in a sunny event. Another possible use is for technical purposes, such as estimating the radiation load of satellite components.

Claims (9)

1. Vícevrstvé detekční zařízení na bázi polovodičových detektorů záření pro in-situ charakterizaci kosmického záření obsahující schránku (1) pro vnější stínění před nízkoenergetickými částicemi, přičemž schránka (1) je opatřena vstupním okénkem (6) pro vstup detekovaných částic, když toto vícevrstvé detekční zařízení rovněž obsahuje jednotku (5) pro zpracování dat a alespoň dvě detekční vrstvy (2) řazené jedna za druhou za vstupním okénkem (6) uvnitř schránky (1), přičemž každá z těchto detekčních vrstev (2) je propojena s jednotkou (5) pro zpracování dat, vyznačující se tím, že alespoň dvě z těchto detekčních vrstev (2) mají mezi sebou alespoň jednu absorpční vrstvu absorbující část spektra kosmického záření a alespoň jedna z detekčních vrstev (2) obsahuje polovodičový monolitický detektor.A multilayer detection device based on semiconductor radiation detectors for in-situ characterization of cosmic radiation comprising a receptacle (1) for external shielding from low energy particles, the receptacle (1) having an entrance window (6) for the input of detected particles when the multilayer detection detector. the device also comprises a data processing unit (5) and at least two detection layers (2) arranged one behind the other after the entry window (6) inside the box (1), each of these detection layers (2) being connected to the unit (5) for processing data, characterized in that at least two of these detection layers (2) have at least one absorption layer absorbing part of the cosmic rays spectrum between them and at least one of the detection layers (2) comprises a semiconductor monolithic detector. 2. Vícevrstvé detekční zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že alespoň jeden polovodičový monolitický detektor je typu Sol CMOS.Multilayer detection device according to claim 1, characterized in that the at least one semiconductor monolithic detector is of the Sol CMOS type. 3. Vícevrstvé detekční zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že alespoň jeden polovodičový monolitický detektor je segmentovaný na pixely.Multilayer detection device according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one semiconductor monolithic detector is segmented into pixels. 4. Vícevrstvé detekční zařízení podle kteréhokoli z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že alespoň jeden polovodičový monolitický detektor obsahuje nelineární zesilovač.Multilayer detection device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the at least one semiconductor monolithic detector comprises a non-linear amplifier. 5. Vícevrstvé detekční zařízení podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že alespoň jedna absorpční vrstva je provedena jako deska (4) plošných spojů.Multilayer detection device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the at least one absorption layer is designed as a printed circuit board (4). 6. Vícevrstvé detekční zařízení podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že alespoň jedna absorpční vrstva je provedena jako deska (3) ionizačního absorbéru energie prolétávajících částic.Multilayer detection device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the at least one absorption layer is designed as an ionizing energy absorber plate of passing particles. 7. Vícevrstvé detekční zařízení podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že obsahuje více než dvě detekční vrstvy (2) řazené jedna za druhou za vstupním okénkem (6) uvnitř schránky (1), přičemž každá z po sobě následujících dvojic těchto detekčních vrstev (2) má mezi sebou alespoň jednu absorpční vrstvu, která je vybrána ze skupiny deska (4) plošných spojů, deska (3) ionizačního absorbéru energie prolétávajících částic.Multilayer detection device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises more than two detection layers (2) arranged one after the other behind the entrance window (6) inside the receptacle (1), each of successive pairs These detection layers (2) have between them at least one absorption layer, which is selected from the group of printed circuit boards (4), the ionizing energy absorber of particles passing through. 8. Vícevrstvé detekční zařízení podle kteréhokoli z nároků 1 až 5 nebo nároku 7, vyznačující se tím, že mezi použitými absorpčními vrstvami je alespoň jedna deska (4) plošných spojů, přičemž alespoň jedna z použitých desek (4) plošných spojů je mezi použitými absorpčními vrstvami na pozici, která se nachází nejblíže vstupnímu okénku (6).Multilayer detection device according to any one of claims 1 to 5 or claim 7, characterized in that at least one printed circuit board (4) is used between the absorption layers used, at least one of the printed circuit boards (4) used is between the absorption absorbers used. layers at the position closest to the entrance window (6). 9. Vícevrstvé detekční zařízení podle kteréhokoli z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že jednotka (5) pro zpracování dat obsahuje alespoň jeden ovládací systém FPGA a/nebo alespoň jeden mikroprocesor.Multilayer detection device according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the data processing unit (5) comprises at least one FPGA control system and / or at least one microprocessor.