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半導體探測器
編輯半導體檢測器,并且,半導體用輻射指的是檢測器。半導體探測器主要用于能量分析,因為它們具有相對較快的時間響應和出色的能量分辨率。作為半導體,主要使用硅或鍺。
半導體本身不導電,但是當輻射入射時,由于電離而產生電子-空穴對,并且導電。這意味著,雖然能夠將入射的輻射轉換成電信號的裝置,利用該特性的放射線檢測器的半導體檢測器被稱為(半導體檢測器)。
與其他輻射探測器相比,半導體探測器具有更高的能量分辨率,尤其是鍺半導體探測器可以準確地進行伽馬射線光譜分析,因此被廣泛用于放射性核素識別和放射性測量。
半導體探測器工作原理
編輯帶理論根據在正常狀態下的半導體的導帶的(導帶“)傳導電子電流不從沒有流過的電壓。然而,價帶由以某種方式在(價帶“)的能級的電子提供能量,如果是能夠激發超過導帶的電子能級的帶隙,所述電壓施加到所述半導體材料施加電流將導致電流流動。
當輻射入射到物質上時,通過相互作用產生電子,并且通過將能量施加到半導體材料中價帶能級的電子上來產生導帶的激發。在此,如果向半導體材料施加電壓,則在放射線入射時電流流動。這只是將電輻射信號轉換為半導體材料,而半導體探測器則以此為工作原理。
設E為半導體材料中吸收的輻射能量,ε為產生一個電子-空穴對所需的平均能量,n為產生的電子-空穴對的數量。
鍺半導體探測器
編輯由于Ge半導體檢測器具有小的帶隙,由于室溫下的熱能,電子存在于帶隙之外,因此電阻太低而不能用作檢測器。用液氮冷卻可消除超過帶隙的電子,從而使電阻變得實用并可用作檢測器。不使用時,可以在室溫下保存。Ge半導體檢測器被晶體不敏感部分吸收,因此可測量能量的下限最多約為50 keV。
為了分析輻射光譜,如上所述,通過放大器放大電脈沖,并通過多波高分析儀(MCA)對其進行分析。因為檢測器的分辨率很高,所以與使用NaI閃爍檢測器的頻譜分析不同,有必要使用具有高穩定性的高度穩定的放大器和MCA(通常為4096 ch),以便充分利用性能有。
硅半導體探測器
編輯有Si(Li)半導體探測器和硅漂移探測器。主要用于能量色散X射線分析。在輻射領域,它具有出色的分辨率,因此可用于識別核素,尤其適用于低能區域的測量。測量方法與Ge半導體檢測器相同。
- Si(Li)半導體檢測器(縮寫:SSD)
- 一種將Li漂移到Si晶體中的檢測器,它具有出色的X射線分辨率,從大約100 eV到大約20 keV?,檢測效率幾乎為100%。但是,與Ge半導體探測器不同,Si的原子序數小,因此高達50 keV的X射線是測量的極限。
- 為了以預期的性能使用,必須將其冷卻至液氮溫度。
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其他半導體探測器
編輯以此方式,有許多檢測器在使用和存儲期間需要冷卻至低溫,但是最近對可電冷卻的檢測器的研究以及使用在室溫下運行的CdTe的檢測器也正在進行中。盡管其分辨率不如Ge半導體探測器,但其分辨率卻比閃爍探測器高10倍,并有望應用于醫學,高能天文學,環境輻射測量等領域。
另外,當前用于測量單個曝光的許多劑量計都采用硅半導體檢測器。無需冷卻即可在室溫下使用。
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