Polovodičové detektory

Prezentace na téma: "Polovodičové detektory"— Transkript prezentace:

1 Polovodičové detektory
vodivostní pás záchytové nebo rekombinační centrum valenční pás

2 Polovodičové detektory
p-n přechod díry elektrony p typ n typ - + - + - + depleted layer ~ 100 mm

3 Polovodičové detektory
p-n přechod díry elektrony p typ n typ - + - + - + depleted layer ~ 100 mm - HV + HV - - - - - + + + + - - - + + + - - - - - + + + + p kontakt n kontakt

4 Ge(Li) Polovodičové detektory
ZSi = 14 ZGe = 32 sfotoefekt ~ Z 5  60  větší pro Ge Li donor - HV + HV - - - - - + + + + - - - + + + - - - - - + + + + p kontakt n kontakt

5 Ge(Li) Polovodičové detektory
- HV + HV - - - - - + + + + - - - + + + - - - - - + + + + p kontakt n kontakt

6 Ge(Li) Polovodičové detektory
137Cs 137Cs

7 Polovodičové detektory
p-n přechod díry elektrony p typ n typ - + - + - + depleted layer ~ 100 mm depleted layer e0 = 8.85  Fcm-1 e = 1.6  C U = 1  103 V Ge: er = 16 cimp = 1010 cm  d = 0.4 cm - HV + HV - - - - - + + + + - - - + + + - - - - - + + + + p kontakt n kontakt

8 HPGe polovodičové detektory
krystal vysoce čistého Ge (p – typ) cimp < 1010 cm-3 = 2  10-7 ppm zonální čištění nečistoty zůstávají v tavenině indukční cívky

9 HPGe polovodičové detektory
planární konfigurace depleted region

10 HPGe polovodičové detektory
koaxiální konfigurace p-n přechod na vnějším povrchu (vhodnější stačí menší HV) p-n přechod na vnitřním povrchu

11 HPGe polovodičové detektory
koaxiální konfigurace (p-typ) p-n přechod na vnějším povrchu detekuje g s E > 50 keV (kvůli n+ elektrodě na povrchu)

12 HPGe polovodičové detektory
koaxiální HPGe detektor

13 HPGe polovodičové detektory
n + kontakt koaxiální HPGe detektor (p-typ) p + kontakt

14 HPGe polovodičové detektory

15 HPGe polovodičové detektory
137Cs

16 HPGe polovodičové detektory
přirozené pozadí srovnání energetického rozlišení: scintilační detektory (plastický scintilátor, NaI(Tl)) x polovodičové (HPGe x CdZnTe) 40K (1460 keV) 208Tl (2615 keV)

17 HPGe polovodičové detektory
energetické rozlišení (FWHM) E = 122 keV (55Fe EC) R = 0.5 – 1.0 % E = 1333 keV (60Co b-) R = 0.14 – 0.17 % relativní účinnost (% NaI) absolutní vnitřní účinnost

18 Nábojově citlivý předzesilovač
zisk vstupní impedance: výstupní napětí

19 Nábojově citlivý předzesilovač
zisk vstupní impedance: výstupní napětí

20 Šum: scintilační detektory
Poissonovo rozdělení 511 keV g-záření ~ 5000 fotonů emitovaných NaI(Tl) scintilátorem (100 eV/foton) ~ 100 fotonů na fotokatodě (rychlá komponenta) (integrální světelný výstup BaF2 20 / 2 % NaI(Tl)) (120 keV) ~ 3 108 elektronů na anodě (zisk PMT G = 107, kvantová účinnost katody h = 25%), 4 mA max. proud (délka pulsu 30 ns) 0.2 V (pro 50 W vstupní impedanci) fluktuace signálu: elektronický šum lze zanedbat dosažitelný elektronický šum:

21 Šum: polovodičové detektory
511 keV g-záření ~ párů elektron-díra (Ge x = 2.96 eV/e-díra pár) vnitřní rozlišení na energii E = 511 keV (fano faktor F = 0.1) fluktuace signálu: dosažitelný elektronický šum: elektronický šum je dominantní