Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Абрамов А.И. -> "Основы экспериментальных методов ядерной физики" -> 83

Основы экспериментальных методов ядерной физики - Абрамов А.И.

Абрамов А.И. , Казанский Ю.А., Матусевич Е.С. Основы экспериментальных методов ядерной физики — М.: Атомиздат , 1977. — 528 c.
Скачать (прямая ссылка): osnoviexperementalnihmetodovyader1977.djvu
Предыдущая << 1 .. 77 78 79 80 81 82 < 83 > 84 85 86 87 88 89 .. 232 >> Следующая


Рассмотренные источники разброса амплитуд сигналов вокруг среднего — статистика образования носителей, шумы детектора, флуктуации числа собранных носителей — не исчерпывают всех причин флуктуации амплитуд. Энергетическое разрешение полупроводникового детектора зависит также от шумов усилителя, нестабильности усилителя, т. е. неконтролируемого во времени измене-

187 ния энергетической шкалы детектора, от наложения импульсов при больших скоростях счета. Кроме того, реализация предельного разрешения полупроводникового детектора предполагает, что в распоряжении экспериментатора есть высокостабильный амплитудный анализатор с числом каналов порядка нескольких тысяч, особенно

при измерении y-спектров германиевым детектором с р — і — «-переходом.

Расчет и экспериментальное определение каждого источника энергетического разброса — это сложная и неоднозначная процедура.В хороших гамма-детекторах суммарная неопределенность от всех источников, кроме флуктуации в числе образованных первичной частицей пар носителей, составляет около 1 кэв, т. е. меньше статистической, если в детекторе поглощено более 2 — 3 Мэв энергии*. Для примера на рис. 6.8 приведены результаты измерения энергетического разрешения среднего по качеству германиевого р — і — «-детектора. Детектор облучался у-квантами от различных радиоактивных источников. Энергетическое разрешение определялось по пику полного поглощения.

§ 6.7. ВРЕМЕННОЕ РАЗРЕШЕНИЕ

Общие замечания. Определить временную разрешающую способность полупроводниковых детекторов можно, если известна зависимость изменения напряжения или тока от времени при поступлении на вход прибора в начальный момент времени одиночной частицы, т. е. если известна форма импульса детектора. Такой подход был уже использован в гл. 5 при рассмотрении разрешающего времени ионизационных камер и счетчиков.

Прохождение заряженной частицы в чувствительном объеме детектора создает большое число электронно-дырочных пар, которые разделяются и собираются электрическим полем, существующим в обедненной носителями области. Начальное пространственное распределение пар носителей зависит от типа и энергии заряженной частицы, а следовательно, от этого же зависит и форма импульса детектора. Форма импульса определяется также толщиной чувствительной области, распределением поля в ней, числом и свойствами ловушек и подвижностью носителей. Оказывается невозможным получить общее решение, описывающее зависимость формы импульса от всех этих параметров.

* Охлаждением не только детектора, но н предусилителя в последнее время удалось добиться энергетического разрешения (без учета статистических флуктуаций в числе образованных пар), равного 150—200 эв.

Рис. 6.8. Энергетическое разрешение германиевого детектора с р — /-переходом

188 Однако решение легко найти для идеализированного детектора, в котором нет захвата ловушками, рекомбинации; напряженность электрического поля или постоянна в чувствительном объеме детектора, или известным образом зависит только от одной координаты и т. д. Если расчетные приближения выбраны удачно, то вычисленная форма импульса может достаточно близко передавать реальную форму импульса.

При использовании линейного приближения, т. е. пренебрежении такими эффектами, как рекомбинация носителей, экранировка внешнего поля неравновесными носителями, возникшими вдоль трека заряженной частицы, анализ формы импульса, созданного частицей, сводится к анализу формы импульса от одиночной пары носителей. Если необходимо учесть зависимость формы импульса от направления трека частицы, то в принятых приближениях это легко можно сделать интегрированием решения для одной пары носителей.

Как показывают оценки, время, необходимое для расхождения носителей, созданных частицей с большей плотностью ионизации, на такое расстояние, что можно было бы не учитывать экранировку ими внешнего поля, невелико, не более IO-9 — 10~ 8 сек. Это означает, что расчет в линейном приближении правильно передает форму импульса. Не изменяет существенно форму импульса и использование одномерного приближения, т. е. рассмотрение, например, плоской камеры как камеры, не имеющей границ в плоскости, нормальной к направлению электрического поля.

Учитывая сказанное, можно считать, что проводимый ниже анализ формы импульса для одномерных плоских детекторов с р— І,—Il-переходом и р — «-переходом при образовании в них одной пары носителей правильно передает основные зависимости.

Форма импульса, обусловленная парой носителей в р — і — п-детекторе. Если рассматривать такой детектор как плоскую камеру с емкостью С, толщиной слоя d и напряженностью электрического поля E = Uld (рис. 6.9), то движение электрона и дырки в объеме слоя, а следовательно, и зависимость тока через детектор будут описываться теми же выражениями, что и для плоской ионизационной камеры. Для определения формы импульса можно воспользоваться результатами гл. 5. Покажем другой способ нахождения соотношения между напряжением на выходе детектора и временем. Выведем его, рассматривая энергетический баланс системы и предполагая, что постоянная времени входной цепи усилителя много больше времени сбора носителей или, что для нашего рассмотрения эквивалентно, — детектор соединен с зарядочувствительным усилителем.
Предыдущая << 1 .. 77 78 79 80 81 82 < 83 > 84 85 86 87 88 89 .. 232 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed