Language
Country/Area
No result found
Please try again with a different
query
"Never
Stop
Questioning"
أسرار أجهزة الكشف عن أشباه الموصلات: كيف تقيس الإشعاع بدقة؟
<ص>
في سياق التكنولوجيا المتغير بسرعة اليوم، تلعب أجهزة الكشف عن أشباه الموصلات دورًا مهمًا في مجال قياس الإشعاع بأدائها الممتاز. تعتمد هذه الأجهزة على مواد أشباه الموصلات (عادة السيليكون أو الجرمانيوم) وهي قادرة على اكتشاف وقياس تأثيرات الجسيمات المشحونة الواردة أو الفوتونات. تُستخدم هذه الكواشف على نطاق واسع في الحماية من الإشعاع، وقياس طيف أشعة جاما والأشعة السينية، وككاشفات للجسيمات، حيث أثبتت قيمتها التي لا يمكن الاستغناء عنها.
يكمن جوهر أجهزة الكشف عن أشباه الموصلات في اكتشاف حاملات الشحنة الحرة، والتي تعتمد على الناقلات المثارة بالإشعاع.
آلية الكشف
<ص> في كاشف أشباه الموصلات، عندما يدخل الإشعاع المؤين إلى الكاشف، فإنه يثير الإلكترونات الحرة والثقوب الإلكترونية داخل مادة الكشف. عدد هذه الناقلات الحرة يتناسب طرديا مع طاقة الإشعاع. وهذا يعني أنه يمكن استخدام عدد أزواج الإلكترونات والفجوات المستحثة لكل حدث إشعاعي لقياس طاقة الإشعاع الذي يتم اختباره. <ص> تحت تأثير المجال الكهربائي، تتحرك الإلكترونات والثقوب إلى الأقطاب الكهربائية على التوالي، مما يؤدي إلى توليد نبضات قابلة للقياس في الدائرة الخارجية. يتم وصف هذه العملية من خلال نظرية شوكلي-رامو. بالمقارنة مع أجهزة الكشف عن الغاز، تتطلب أجهزة الكشف عن أشباه الموصلات طاقة منخفضة نسبيًا لتوليد أزواج الإلكترونات والفجوات، مما يؤدي إلى انخفاض التباين الإحصائي في سعة النبضة وتحسين دقة الطاقة. وبالإضافة إلى ذلك، نظرًا للسرعة العالية لحركة الإلكترون، فإن دقتها الزمنية ممتازة أيضًا.أنواع الكاشف
كاشف السيليكون
<ص> يتم تصنيع معظم أجهزة كشف جسيمات السيليكون عن طريق إضافة شوائب إلى شريط ضيق من السيليكون، وتحويله إلى صمام ثنائي، ثم تحيزه عكسيًا. عندما تمر الجسيمات المشحونة عبر هذه الشرائط، فإنها تحفز تيار تأين صغير، يمكن اكتشافه وقياسه. يسمح هذا التصميم لكاشفات السيليكون، التي يتم نشر الآلاف منها حول نقطة الاصطدام في مسرع الجسيمات، بتصوير مسارات الجسيمات بدقة.جهاز كشف الماس
<ص> تتشابه أجهزة كشف الماس مع أجهزة كشف السيليكون في العديد من الأمور ولكن من المتوقع أن تقدم مزايا كبيرة من حيث صلابة الإشعاع العالية والتيار الانجرافي المنخفض للغاية. كما أنها مناسبة أيضًا للكشف عن النيوترونات. في الوقت الحاضر، تكلفة تصنيع أجهزة كشف الماس مرتفعة والإنتاج صعب.كاشف الجرمانيوم
<ص> تُستخدم أجهزة الكشف عن الجرمانيوم بشكل أساسي في مجال مطيافية جاما ومطيافية الأشعة السينية في الفيزياء النووية. ويمكن أن يصل سمك الطبقة الحساسة إلى عدة سنتيمترات، مما يجعلها قادرة على العمل كأجهزة كشف امتصاص كاملة لأشعة جاما. يجب أن تبقى أجهزة الكشف عن الجرمانيوم في درجة حرارة النيتروجين السائل لتحقيق كفاءة طيفية جيدة. وذلك لأن الإلكترونات في درجات الحرارة الأعلى يمكنها بسهولة عبور فجوة نطاق الطاقة، مما يؤدي إلى حدوث قدر كبير جدًا من الضوضاء الكهربائية، مما يحد أيضًا من تطبيقها.أجهزة الكشف عن تيلورايد الكادميوم وتيلورايد الزنك
<ص> تم تطوير أجهزة كشف تيلوريد الكادميوم (CdTe) وتيلوريد الكادميوم والزنك (CZT) لاستخدامها في التحليل الطيفي بالأشعة السينية وأشعة جاما. إن الكثافة العالية لهذه المواد تجعلها فعالة في حجب الأشعة السينية وأشعة جاما فوق 20 كيلو إلكترون فولت، والتي لا يمكن اكتشافها بواسطة أجهزة الاستشعار التقليدية القائمة على السيليكون. نظرًا لأن كلتا المادتين تتمتعان بفجوات نطاق واسعة، فيمكنهما العمل في درجة حرارة قريبة من درجة حرارة الغرفة، مما يمنحهما مرونة أكبر في التطبيقات.الأنظمة المتكاملة
<ص> غالبًا ما يتم دمج أجهزة الكشف عن أشباه الموصلات في أنظمة أكبر لتطبيقات قياس الإشعاع المختلفة. على سبيل المثال، غالبًا ما تكون هناك حاجة إلى أجهزة قياس طيف جاما التي تستخدم كواشف الجرمانيوم عالية النقاء لقياس كميات ضئيلة من النويدات المشعة جاما في بيئة ذات خلفية منخفضة. مع تقدم التكنولوجيا، تم تطوير أنظمة أخذ العينات الآلية الشفافة لنقل العينات تلقائيًا داخل درع رصاصي مغلق. خاتمة <ص> مع تزايد استخدام أجهزة الكشف عن أشباه الموصلات في قياس الإشعاع، فإن الابتكار التكنولوجي المستمر والتحسين المستمر سوف يعزز تطوير الفيزياء النووية والحماية من الإشعاع. كيف ستغير هذه الكواشف عالية التقنية فهمنا للإشعاع في التطبيقات المستقبلية؟Trending Knowledge
لماذا تعد أجهزة الكشف عن السيليكون بالغة الأهمية في مسرعات الجسيمات؟ اكتشف سر تتبع الجسيمات!
في الفيزياء الحديثة، مكّن تطور مسرعات الجسيمات العلماء من استكشاف التركيب الأساسي للمادة بعمق. وراء هذه التقنيات المتطورة، تلعب أجهزة الكشف عن السيليكون دورًا حاسمًا. أصبحت هذه الأجهزة المدمجة إحدى ال
مستقبل أجهزة كشف الألماس: لماذا تتمتع بمزايا مقارنة بالتقنيات التقليدية؟
مع تقدم العلوم والتكنولوجيا، يتسارع أيضًا تطوير تكنولوجيا الكشف. وخاصة في مجال الكشف عن الإشعاع، أصبحت أجهزة كشف الماس تدريجيا محور اهتمام الباحثين والمهندسين بسبب أدائها الفريد. ستستكشف هذه المقالة م