Полупроводниковый счетчик

Используются для идентификации частиц. Пространственное разрешение 1 см, время разрешения 10^-9 с, время восстановления 10^-9 с.

Принцип работы полупроводникового счетчика тот же, что и ионизационной камеры, только вместо газа применяется полупроводник. Это имеет то преимущество, что в твердом теле на одном и том же отрезке пути заряженная частица отдает в сотни раз больше энергии, чем в газе.

СЛАЙД 7. Полупроводниковый счетчик

Проходя через полупроводник, частица вызывает переход электронов из валентной зоны в зону проводимости, порождая пару электрон - дырка.

СЛАЙД 7. Полупроводниковый счетчик

	СЛАЙД 6. Чистый полупроводник

Энергия активации Е, необходимая для рождения такой пары, составляет

СЛАЙД 7.

2 эВ в германии и 3.5 эВ в кремнии. Если энергия частицы равна Е_Ч, то на своем пути она создает Е_Ч/Е электронно–дырочных пар. Силы приложенного электрического поля двигают дырки по полю, а электроны в противоположную сторону. В результате во внешней цепи появляется электрический сигнал, который усиливается и регистрируется. Чтобы в отсутствие регистрируемой частицы через полупроводник не проходил ток, поверхности полупроводника обрабатывают легированными донорными и акцепторными примесями. При этом отрицательный n-слой присоединяют к положительному, а положительный р-слой к отрицательному полюсу внешнего источника (запорное напряжение). При комнатной температуре тепловое возбуждение может приводить к нежелательным импульсам тока в приборе, и поэтому полупроводниковые детекторы нередко охлаждают до температуры жидкого азота. Наилучшими характеристиками для полупроводниковых детекторов обладает германий, поэтому он наиболее часто используется в детекторах. Кроме германия в качестве детектирующей среды используется литий-дрейфовый гермнийGе (Li). Литий служит для подавления захвата электронов на примесях в кристаллической решетке в процессе сбора заряда. Размеры таких счетчиков невелики – несколько кубических сантиметров. Большими считаются счетчики, объем которых доходит до 100 см³. Малые размеры рабочей области позволяют довести разрешающее время до 10^-7 с. В области низких энергий (электроны до 2 МэВ, протоны до 20 МэВ) полупроводниковые счетчики обладают практически 100% эффективностью, малым разрешающим временем и превосходят счетчики других типов по компактности и точности измерения энергии.

Применение.

Входит в состав прибора спектрометра СКС-50, использующий особо чистый германий.

Устройства, использующие литий-дрейфовый кремний Si(Li), применяются в приборе Прим-1 для рентгенофлюоресцентного анализа. Наиболее часто кремневые детекторы используются в спектрометрии заряженных частиц.

Дата добавления: 2015-07-26