核輻射三大探測器-半導體-資料下載頁
2025-08-15 22:28本頁面
【正文】 降低 雜質(zhì)的濃度 Ni可提高耗盡層的厚度。 高純鍺半導體探測器是由極高純度的 Ge單晶制成的 PN結(jié) 半導體探測器。雜質(zhì)濃度為 ~1010原子 /cm3。 一般半導體材料雜質(zhì)濃度為 ~1015原子 /cm3。 1. 高純鍺探測器的工作原理 1) PN結(jié)的構(gòu)成 采用 高純度 的 P型 Ge單晶 ， 一端表面通過蒸發(fā)擴散或加速器離子注入施主雜質(zhì) (如磷或鋰 )形成 N區(qū) 和 N+， 并形成PN結(jié) 。 另一端蒸金屬形成 P+， 并作為入射窗 。 兩端引出電極 。 因為 雜質(zhì)濃度極低 ，相應(yīng)的 電阻率很高 。 空間電荷密度很小 ， P區(qū)的 耗盡層厚度大 。 2) 空間電荷分布、電場分布及電位分布 電荷分布 電位 電場 2. 高純鍺探測器的特點 1) P區(qū) 存在空間電荷， HPGe半導體探測器是 PN結(jié) 型探測器。 2) P區(qū) 為 非均勻電場 。 3) P區(qū) 為 靈敏體積 ，其厚度與外加電壓有關(guān)，一般工作于 全耗盡狀態(tài) 。 4) HPGe半導體探測器可在 常溫下保存 ，低溫下工作 。 鋰漂移和 HPGe半導體探測器的性能與應(yīng)用 1. 結(jié)構(gòu) 平面型 ：體積較小，厚度一般小于 ，常用于低能 ?或 X射線的探測。 同軸型 ：體積較大，用于 ?射線的探測。 對兩種不同的結(jié)構(gòu)形式，由于空間電荷的作用，靈敏體積內(nèi)的 電場分布 是不同的。 2. 輸出信號 與電離室相似，載流子漂移速度快，載流子收集時間就短，可以獲得快上升時間的輸出電壓脈沖。其 上升時間與入射粒子的位置有關(guān) ，是 變前沿 的輸出電壓脈沖。 對平面型和同軸型的本征電流在電容上積分得到的輸出信號的形狀可以定量描述。 對 平面型探測器 : 對 同軸型探測器 : 3. 性能 其中： Si(Li)和 Ge(Li)平面型探測器 用于 低能 ?(X)射線的探測，其能量分辨率常以 55Fe的衰變產(chǎn)物 55Mn的 KX能量 ，一般指標約： 1) 能量分辨率 ： 232221 EEEE ???????為 載流子數(shù)的漲落 。 EFE ???? ?1)( E N CE ??? 為 漏電流和噪聲 ； 3E? 為 載流子由于陷阱效應(yīng)帶來的漲落 ，通過適當 提高偏置電壓減小 。 eVE 2 00~1 60?? HPGe， Ge(Li)同軸型探測器 用于 ?射線探測 ，常以 60Co能量為 ?射線為標準，一般指標約： K e VE ~??2) 探測效率 一般以 ?3英寸 3英寸 的 NaI(Tl)晶體為 100％ ，用 相對效率 來表示。 以 85cm3的 HPGe為例，探測效率為 19％。 3) 峰康比 P = 全能峰峰值 /康普頓平臺的峰值 與 FWHM以及體積有關(guān)，可達 600～ 800 4) 能量線性 ： 非常好 5) 時間特性 ： 電流脈沖寬度 可達 109~108s. 1) HPGe和 Ge(Li)用于組成 ?譜儀 ：鍺具有較高的密度和較高的原子序數(shù) (Z=32) 探頭 (晶體＋前置放大器＋低溫裝置 )； 4. 應(yīng)用 譜放大器 (穩(wěn)定性，抗過載，極零調(diào)節(jié)，基線恢復(fù)等 )。 譜儀的組成 ： 多道脈沖幅度分析器 (一般大于 4000道，現(xiàn)在一般都帶有數(shù)字穩(wěn)譜功能 )； 計算機 (譜解析軟件及定量分析軟件 )。 ?譜儀的應(yīng)用 ：活化分析； X射線熒光分析；核物理研究等。 2) Si(Li)探測器 由于 Si的 Z＝ 14，對一般能量的 ?射線，其光電截面僅為 鍺 的 1/50，因此，其主要應(yīng)用為： 低能量的 ?射線和 X射線測量 ， 在可得到較高的光電截面的同時， Si的 X射線逃逸將明顯低于鍺的 X射線逃逸 ； ?粒子或其他外部入射的電子的探測 ，由于其原子序數(shù)較低，可 減少反散射 。 其他半導體探測器 1. 化合物半導體探測器 這些材料的探測器均可在常溫下使用。 大小 CdTe 50 650eV HgI2 62 500 GaAs 32 Z gE 0w F W H M ?? ??2. 雪崩型半導體探測器 內(nèi)放大及結(jié)構(gòu)特點， E~2 104V/cm，改善信噪比。 用于生物、醫(yī)學領(lǐng)域，體內(nèi)測量軟 X射線。 3. 位置靈敏半導體探測器 硅微條位置靈敏探測器 (SMD)，條距為 20?m，工作于全耗盡狀態(tài)。位置分辨率可達 2～ 3 ?m。
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