核辐射三大探测器-半导体-资料下载页

　　【正文】 降低 杂质的浓度 Ni可提高耗尽层的厚度。 高纯锗半导体探测器是由极高纯度的 Ge单晶制成的 PN结 半导体探测器。杂质浓度为 ~1010原子 /cm3。 一般半导体材料杂质浓度为 ~1015原子 /cm3。 1. 高纯锗探测器的工作原理 1) PN结的构成 采用 高纯度 的 P型 Ge单晶 ， 一端表面通过蒸发扩散或加速器离子注入施主杂质 (如磷或锂 )形成 N区 和 N+， 并形成PN结 。 另一端蒸金属形成 P+， 并作为入射窗 。 两端引出电极 。 因为 杂质浓度极低 ，相应的 电阻率很高 。 空间电荷密度很小 ， P区的 耗尽层厚度大 。 2) 空间电荷分布、电场分布及电位分布 电荷分布 电位 电场 2. 高纯锗探测器的特点 1) P区 存在空间电荷， HPGe半导体探测器是 PN结 型探测器。 2) P区 为 非均匀电场 。 3) P区 为 灵敏体积 ，其厚度与外加电压有关，一般工作于 全耗尽状态 。 4) HPGe半导体探测器可在 常温下保存 ，低温下工作 。 锂漂移和 HPGe半导体探测器的性能与应用 1. 结构 平面型 ：体积较小，厚度一般小于 ，常用于低能 或 X射线的探测。 同轴型 ：体积较大，用于 射线的探测。 对两种不同的结构形式，由于空间电荷的作用，灵敏体积内的 电场分布 是不同的。 2. 输出信号 与电离室相似，载流子漂移速度快，载流子收集时间就短，可以获得快上升时间的输出电压脉冲。其 上升时间与入射粒子的位置有关 ，是 变前沿 的输出电压脉冲。 对平面型和同轴型的本征电流在电容上积分得到的输出信号的形状可以定量描述。 对 平面型探测器 : 对 同轴型探测器 : 3. 性能 其中： Si(Li)和 Ge(Li)平面型探测器 用于 低能 (X)射线的探测，其能量分辨率常以 55Fe的衰变产物 55Mn的 KX能量 ，一般指标约： 1) 能量分辨率 ： 232221 EEEE 为 载流子数的涨落 。 EFE  1)( E N CE  为 漏电流和噪声 ； 3E 为 载流子由于陷阱效应带来的涨落 ，通过适当 提高偏置电压减小 。 eVE 2 00~1 60 HPGe， Ge(Li)同轴型探测器 用于 射线Co能量为 射线为标准，一般指标约： K e VE ~2) 探测效率 一般以 3英寸 3英寸 的 NaI(Tl)晶体为 100％ ，用 相对效率 来表示。 以 85cm3的 HPGe为例，探测效率为 19％。 3) 峰康比 P = 全能峰峰值 /康普顿平台的峰值 与 FWHM以及体积有关，可达 600～ 800 4) 能量线) 时间特性 ： 电流脉冲宽度 可达 109~108s. 1) HPGe和 Ge(Li)用于组成 谱仪 ：锗具有较高的密度和较高的原子序数 (Z=32) 探头 (晶体＋前置放大器＋低温装置 )； 4. 应用 谱放大器 (稳定性，抗过载，极零调节，基线恢复等 )。 谱仪的组成 ： 多道脉冲幅度分析器 (一般大于 4000道，现在一般都带有数字稳谱功能 )； 计算机 (谱解析软件及定量分析软件 )。 谱仪的应用 ：活化分析； X射线荧光分析；核物理研究等。 2) Si(Li)探测器 由于 Si的 Z＝ 14，对一般能量的 射线，其光电截面仅为 锗 的 1/50，因此，其主要应用为： 低能量的 射线和 X射线测量 ， 在可得到较高的光电截面的同时， Si的 X射线逃逸将明显低于锗的 X射线逃逸 ； 粒子或其他外部入射的电子的探测 ，由于其原子序数较低，可 减少反散射 。 其他半导体探测器 1. 化合物半导体探测器 这些材料的探测器均可在常温下使用。 大小 CdTe 50 650eV HgI2 62 500 GaAs 32 Z gE 0w F W H M  2. 雪崩型半导体探测器 内放大及结构特点， E~2 104V/cm，改善信噪比。 用于生物、医学领域，体内测量软 X射线. 位置灵敏半导体探测器 硅微条位置灵敏探测器 (SMD)，条距为 20m，工作于全耗尽状态。位置分辨率可达 2～ 3 m。

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