Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Абрамов А.И. -> "Основы экспериментальных методов ядерной физики" -> 90

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 .. 84 85 86 87 88 89 < 90 > 91 92 93 94 95 96 .. 232 >> Следующая


Общие замечания. Хорошие параметры полупроводниковых приборов, реализация которых в последние годы стала возможной после создания малошумящей и высокостабильной электронной аппаратуры, многоканальных и многомерных анализаторов импульсов, позволяют широко применять эти детекторы почти во всех областях ядерной физики. Определенный тип полупроводникового детектора выбирается для конкретного эксперимента не только по физическим, но и по операционным свойствам детектора, т. е. по удобству работы с ним.

По методам образования переходов полупроводниковые детекторы подразделяются на поверхностно-барьерные, диффузионные и детекторы р ¦— і — rt-типа, называемые иногда дрейфовыми. Кроме этих трех типов, получивших широкое распространение, в последнее время начали выпуск так называемых радиационных германиевых детекторов.

Поверхностно-барьерные детекторы, р — n-Переход в детекторах этого типа образуется окислением протравленной поверхности основного материала кислородом воздуха. На образованный таким способом поверхностный р-слой напыляют тонкий слой металла, как правило золота, служащий электродом.

Толщина чувствительной к излучению области в поверхностно-барьерных детекторах не превышает (2—5) 10~2 см. Нерабочий (мертвый) слой золотой пленки на поверхности очень тонок, около 3 • 10~6 см. В таких детекторах толщину чувствительной области можно варьировать, изменяя напряжение смещения, что позволяет легко проводить дискриминацию заряженных частиц по пробегам и плотности ионизации.

Поверхностно-барьерные детекторы изготавливаются из кремния и могут работать при комнатной температуре без специального охлаждения. Используют их в основном для регистрации спектрометрии заряженных частиц с небольшим пробегом: осколков деления, а-частиц и протонов небольших энергий.

Поверхностно-барьерные детекторы из-за малой толщины чувствительной области имеют большую емкость и, следовательно, невысокое энергетическое разрешение, поскольку энергетический эквивалент в основном емкостного шума составляет десятки килоэлектронвольт.

205 Диффугионные детекторы. В диффузионных детекторах р - H-псреход получают методом диффузии в тонкий поверхностный слой р- или /г-полупровотника донорных или акцепторных атомов. В большинстве случаев исходный материал р-кремний, а донор — фосфор. Толщина чувствительного слоя диффузионных детекторов такого же порядка, что и поверхностно-барьерных, отсюда и близость их основных характеристик и области применения. Они также работают без охлаждения.

Также как и поверхностно-барьерные, диффузионные детекторы имеют высокую радиационную устойчивость, что является следствием высокой степени легирования. Это свойство особенно важно при регистрации осколков деления и тяжелых ионов. Хорошие кремниевые детекторы ср = 400 ом • см выдерживают до IO8 — IO9 осколков/см2.

Детекторы с р — і — я-переходом. Свойства лития, внедренного в германий или кремний, таковы, что позволяют создавать достаточно большие области (толщиной большей 1 см) почти полной компенсации, а значит и области с проводимостью, близкой к собственной. Это связано как с исключительно высокой подвижностью ионов лития в четырехвалентных кристаллах, так и с низкой энергией его ионизации (0,033 эв в Si и 0,0043 эв в Ge). Например, подвижность, а следовательно, и коэффициент диффузии лития в германии в IO7 раз больше, чем у обычных доноров, так как благодаря своему малому радиусу ион лития может находиться не в узлах решетки, а в междоузлиях.

Компенсация акцепторных атомов в р-материалес помощью дрейфа лития производится следующим образом. Сначала литий напыляется на р-материал, затем температура поднимается примерно до 400° С и литий диффундирует внутрь образца. Диффузия продолжается несколько минут, и литий диффундирует на глубину примерно 0,01 см. После этого к р — n-переходу прикладывается обратное смещение и ионы лития, которые несут положительный заряд, начинают двигаться от л-стороны перехода к р-стороне, где они компенсируют акцепторные атомы р-материала.

Расчеты дают следующую формулу для толщины полученного в результате дрейфа обедненного слоя:

d=y2nuUt, (6.55)

где рід — подвижность ионов Li в данном полупроводнике при температуре дрейфа; U — напряжение смещения при дрейфе; t — время дрейфа, ч.

Кремниевые детекторы с р—і—«-переходом, толщина чувствительной области в которых достигает 0,5—1 см, нашли применение для регистрации тяжелых заряженных частиц средних энергий и электронов, пробег которых не укладывается в чувствительном слое поверхностно-барьерных и диффузионных детекторов. Их основное достоинство—возможность работы без охлаждения. Энергетический

2U6 эквивалент шума таких детекторов составляет несколько десятков ки тоэлектронвольт.

Германиевые детекторы с р — і—я-переходом получили очень широкое распространение в у-спектрометрии из-за высокой разрешающей способности и эффективности. Эффективность и форма линии такого гамма-детектора более явно зависит от объема чувствительной области, чем от ее ширины, поэтому дрейфовые германиевые детекторы принято характеризовать объемом чувствительной области. Плоские, или как их еще называют планарные, детекторы имеют объем до 10—15 см3. Детекторы коаксиального типа, при изготовлении которых дрейф лития ведется от поверхности цилиндрического образца к его оси, могут иметь объем до 100 см3.
Предыдущая << 1 .. 84 85 86 87 88 89 < 90 > 91 92 93 94 95 96 .. 232 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed