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半导体X射线探测器相关介绍

2022.2.15

  半导体探测器是以半导体材料为探测介质的辐射探测器。锗和硅是我们最通用的半导体探测材料,其基本原理与气体电离室相类似。晶体计数器可以认为是半导体探测器的前身,20世纪初期人们发现在核辐射下可以通过某些固体电介质产生电导现象,在这之后金刚石、氯化银等晶体计数器又相继被人们发明。可是我们至今无法解决晶体极化效应的问题,所以目前可以达到实用水平的只有金刚石探测器。20世纪中期有人在使用α粒子照射锗半导体点接触型二极管时,发现有电脉冲输出。1958年第一个金硅面垒型探测器被设计完成,直到20世纪60年代初期锂漂移型探测器被研制成功后,半导体探测器才得到迅速的发展。

  半导体探测器的工作原理如图4所示。将工作电压加在电极K和A上后,固体介质内部会形成很强的电场区。这时进入介质后的带电粒子,因为电离作用从而会产生电子——空穴对,并且在强电场作用下,电子和空穴将各自按照自身相反的电极方向迅速移动,并产生感应电荷,随之形成信号脉冲输出在负载RL上。由于半导体产生的电信号同入射粒子的能量损失成正比关系,所以我们可以由所测到的电信号计算出入射粒子的能量大小及其它相关性质。半导体探测器的优缺点均十分明显,其能量分辨率高,探测效率高(可与闪烁探测器相比拟),体积小,较快的响应时间等优点是其他设备所无法比拟的。但同时探测器尺寸无法随意增大,器件本身容易被射线损伤,价格偏高等劣势,也严重制约了其发展与应用。

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