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半導(dǎo)體探測器

2009/11/11 21:47:00  (瀏覽次數(shù):2009/11/11 21:47:00)

半導(dǎo)體探測器(semiconductor detector)是以半導(dǎo)體材料為探測介質(zhì)的輻射探測器。最通用的半導(dǎo)體材料是鍺和硅,其基本原理與氣體電離室相類似。半導(dǎo)體探測器發(fā)現(xiàn)較晚,1949年麥凱(K.G.McKay)首次用α 射線照射PN結(jié)二極管觀察到輸出信號。5O年代初由于晶體管問世后,晶體管電子學(xué)的發(fā)展促進(jìn)了半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展。

半導(dǎo)體探測器有兩個(gè)電極,加有一定的偏壓。當(dāng)入射粒子進(jìn)入半導(dǎo)體探測器的靈敏區(qū)時(shí),即產(chǎn)生電子-空穴對。在兩極加上電壓后,電荷載流子就向兩極作漂移運(yùn)動﹐收集電極上會感應(yīng)出電荷,從而在外電路形成信號脈沖。但在半導(dǎo)體探測器中,入射粒子產(chǎn)生一個(gè)電子-空穴對所需消耗的平均能量為氣體電離室產(chǎn)生一個(gè)離子對所需消耗的十分之一左右,因此半導(dǎo)體探測器比閃爍計(jì)數(shù)器和氣體電離探測器的能量分辨率好得多。半導(dǎo)體探測器的靈敏區(qū)應(yīng)是接近理想的半導(dǎo)體材料,而實(shí)際上一般的半導(dǎo)體材料都有較高的雜質(zhì)濃度,必須對雜質(zhì)進(jìn)行補(bǔ)償或提高半導(dǎo)體單晶的純度。通常使用的半導(dǎo)體探測器主要有結(jié)型、面壘型、鋰漂移型和高純鍺等幾種類型下圖由左至右)。金硅面壘型探測器1958年首次出現(xiàn),鋰漂移型探測器60年代初研制成功,同軸型高純鍺(HPGe)探測器和高阻硅探測器等主要用于能量測量和時(shí)間的探測器陸續(xù)投入使用,半導(dǎo)體探測器得到迅速的發(fā)展和廣泛應(yīng)用。

半導(dǎo)體探測器輸出脈沖幅度與能量成正比﹐可用來測量能量﹐能量分辨率高于正比計(jì)數(shù)器﹑閃爍計(jì)數(shù)器﹔脈沖上升時(shí)間較短﹐可用于快速測量﹔窗可以做得很薄﹐可測量低能X射線﹔結(jié)構(gòu)簡單,體積小,重量輕,不用很高電壓,適合空間環(huán)境的嚴(yán)格要求。其缺點(diǎn)是不能做大做厚,難以測量高能輻射和低強(qiáng)度輻射;輸出信號小,電子線路復(fù)雜化。在空間研究中最常用的是金硅面壘探測器。硅探測器一般在室溫下工作,如果用在液氮溫度下,可以大大提高能量分辨率。1969年﹐美國芝加哥大學(xué)的麥格雷戈等人首次采用液氮冷卻的鋰漂移硅探測器,并與低噪聲光反饋的電荷靈敏前置放大器配合,在太陽耀斑爆發(fā)期間測量4~40千電子伏能段內(nèi)的太陽X射線輻射。

隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展需要,科學(xué)家們在鍺鋰Ge(Li)、硅鋰Si(Li)、高純鍺HPGe、金屬面壘型等探測器的基礎(chǔ)上研制出許多新型的半導(dǎo)體探測器,如硅微條、Pixel、CCD、硅漂移室等,并廣泛應(yīng)用在高能物理、天體物理、工業(yè)、安全檢測、核醫(yī)學(xué)、X光成像、軍事等各個(gè)領(lǐng)域。世界各大高能物理實(shí)驗(yàn)室?guī)缀醵疾捎冒雽?dǎo)體探測器作為頂點(diǎn)探測器。美國費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的CDF和D0(右上圖),SLAC的B介子工廠的BaBar實(shí)驗(yàn),西歐高能物理中心(CERN)LEP上的L3,ALEPH(左上圖),DELPHI,OPAL,正在建造的質(zhì)子-質(zhì)子對撞機(jī)LHC上的ATLAS,CMS及日本的KEK,德國的HARA、HARB及Zeus等。ATLAS和CMS還采用了硅微條探測器代替漂移室作為徑跡測量的徑跡室。近些年高能物理領(lǐng)域所有新的物理成果,無不與這些高精度的具有優(yōu)良性能的先進(jìn)探測器密切相關(guān)。

丁肈中領(lǐng)導(dǎo)的AMS實(shí)驗(yàn),目標(biāo)是在宇宙線中尋找反物質(zhì)和暗物質(zhì)。它的探測器核心部分的徑跡室采用了多層硅微條探測器(右圖)。由美國、法國、意大利、日本、瑞典等參加的GLAST實(shí)驗(yàn)組的大面積γ射線太空望遠(yuǎn)鏡的核心部分也使用了多層硅微條探測器(左圖),總面積大于80平方米,主要用來作為γ→ e-+e+ 的對轉(zhuǎn)換過程的徑跡測量望遠(yuǎn)鏡。硅微條探測器的位置分辨率可好于σ=1.4μm,這是任何氣體探測器和閃爍探測器很難作到的。

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    產(chǎn)品價(jià)格:請咨詢 >> 021-69515711

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    產(chǎn)品關(guān)鍵字:氡及子體測量儀,氡濃度,氡子體濃度與, α潛能濃度,Rdn-950

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    產(chǎn)品型號:REN500

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    產(chǎn)品價(jià)格:請咨詢 >> 021-69515711

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    產(chǎn)品關(guān)鍵字:中子劑量當(dāng)量率探頭,REN-3He-N型中子劑量當(dāng)量率探頭

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    產(chǎn)品價(jià)格:請咨詢 >> 021-69515711

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    產(chǎn)品關(guān)鍵字:X-γ個(gè)人劑量報(bào)警儀,REN200B,個(gè)人劑量報(bào)警儀,個(gè)人劑量管理軟件

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    產(chǎn)品型號:Rdn-980

    產(chǎn)品價(jià)格:請咨詢 >> 021-69515711

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    產(chǎn)品關(guān)鍵字:氡析出率測量儀,氡析出率測量儀,表面氡析出率儀 ,氡析出率儀

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    產(chǎn)品描述: REN系列智能化輻射探頭均可和REN300、REN300A、REN300B系列主機(jī)配套使用,也可以單獨(dú)配套RenRiArea輻射區(qū)域監(jiān)測軟件使用。且具有RS485/RS232的通訊能力。所有探頭均可單獨(dú)外接報(bào)警燈,在超閾值的情況下就地給出聲光報(bào)警。   技術(shù)參數(shù)< 1、測量類型:中子射線; X、γ射線2、探測器: 半導(dǎo)體復(fù)合鋰玻璃探測器3、測量范圍:中子劑量率:0.1μSv/h ~100mSv/h     &n

    產(chǎn)品關(guān)鍵字:中子、X、γ輻射探頭,REN-Li-GN型中子、X、γ輻射周圍劑量當(dāng)量率探頭