Language
Country/Area
No result found
Please try again with a different
query
"Never
Stop
Questioning"
Секреты полупроводниковых детекторов: как им удается так точно измерять излучение?
<р>
В современном быстро меняющемся технологическом контексте полупроводниковые детекторы играют важную роль в области измерения радиации благодаря своим превосходным характеристикам. Эти устройства основаны на полупроводниковых материалах (обычно кремнии или германии) и способны обнаруживать и измерять воздействие падающих заряженных частиц или фотонов. Эти детекторы широко используются в радиационной защите, гамма- и рентгеновской спектроскопии, а также в качестве детекторов частиц, где они продемонстрировали свою незаменимую ценность.
Суть полупроводниковых детекторов заключается в обнаружении свободных носителей заряда, которое основано на возбуждении носителей излучением.
Механизм обнаружения
<р> В полупроводниковом детекторе при попадании в него ионизирующего излучения происходит возбуждение свободных электронов и электронных дырок в материале детектора. Число этих свободных носителей пропорционально энергии излучения. Это означает, что число пар электрон-дырка, индуцированных за одно событие излучения, можно использовать для измерения энергии исследуемого излучения. <р> Под воздействием электрического поля электроны и дырки перемещаются соответственно к электродам, тем самым генерируя измеряемые импульсы во внешней цепи. Этот процесс описывается теоремой Шокли-Рамо. По сравнению с газовыми детекторами полупроводниковым детекторам требуется относительно мало энергии для генерации пар электрон-дырка, что обеспечивает низкую статистическую вариацию амплитуды импульса и улучшенное энергетическое разрешение. Кроме того, благодаря высокой скорости движения электронов, его временное разрешение также превосходно.Типы детекторов
Кремниевый детектор
<р> Большинство детекторов кремниевых частиц изготавливаются путем легирования узкой полоски кремния, превращения ее в диод, а затем обратного смещения. Когда заряженные частицы проходят через эти полоски, они вызывают небольшой ток ионизации, который можно обнаружить и измерить. Такая конструкция позволяет кремниевым детекторам, тысячи которых размещены вокруг точки столкновения ускорителя частиц, точно отображать траектории частиц.Детектор алмазов
<р> Алмазные детекторы во многом схожи с кремниевыми детекторами, но, как ожидается, обладают значительными преимуществами с точки зрения высокой радиационной стойкости и очень низкого тока дрейфа. Они также подходят для обнаружения нейтронов. В настоящее время себестоимость производства алмазных детекторов высока, а производство затруднено.Германиевый детектор
<р> Германиевые детекторы в основном используются в гамма-спектроскопии и рентгеновской спектроскопии в ядерной физике. Толщина их чувствительного слоя может достигать нескольких сантиметров, что позволяет им выступать в качестве детекторов полного поглощения гамма-лучей. Германиевые детекторы необходимо хранить при температуре жидкого азота для достижения хорошей спектральной эффективности работы. Это связано с тем, что при более высоких температурах электроны могут легко пересекать запрещенную зону, внося слишком много электрического шума, что также ограничивает их применение.Детекторы на основе теллурида кадмия и теллурида цинка-кадмия
<р> Детекторы на основе теллурида кадмия (CdTe) и теллурида кадмия-цинка (CZT) были разработаны для использования в рентгеновской и гамма-спектроскопии. Высокая плотность этих материалов делает их эффективными для блокировки рентгеновских и гамма-лучей свыше 20 кэВ, которые не обнаруживаются традиционными датчиками на основе кремния. Поскольку оба материала имеют широкую запрещенную зону, они могут работать при температуре, близкой к комнатной, что обеспечивает им большую гибкость в применении.Интегрированные системы
<р> Полупроводниковые детекторы часто интегрируются в более крупные системы для различных приложений измерения радиации. Например, гамма-спектрометры, использующие детекторы из высокочистого германия, часто требуются для измерения следовых количеств гамма-радионуклидов в условиях низкого фонового излучения. По мере развития технологий были разработаны прозрачные автоматизированные системы отбора проб, позволяющие автоматически перемещать образцы внутри закрытого свинцового экрана. Заключение <р> Поскольку полупроводниковые детекторы все чаще используются для измерения радиации, их постоянные технологические инновации и совершенствование будут и дальше способствовать развитию ядерной физики и радиационной защиты. Как эти высокотехнологичные детекторы изменят наше понимание радиации в будущих приложениях?Trending Knowledge
Почему кремниевые детекторы так важны в ускорителях частиц? Раскрываем тайну отслеживания частиц!
В современной физике развитие ускорителей частиц позволило ученым глубже изучить основной состав материи. В основе этих передовых технологий жизненно важную роль играют кремниевые детекторы. Эти компа
Будущее детекторов алмазов: почему они лучше традиционных методов
С развитием науки и техники ускоряется и разработка детекторных технологий. Алмазные детекторы постепенно стали объектом внимания исследователей и инженеров, особенно в области обнаружения радиации, б