Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Спектрометрия нейтронов осуществляется либо по протонам отдачи (в этом случае перед П. д. располагают водородсодержащую мишень), либо путём регистрации продуктов ядериой реакции, происходящей в самом П. д. или в тонком слое нейтронио-чувствит. материала, расположенного между двумя П. д. В последнем случае обычно используются реакции: eLi -|- п —> ->4Не + t + 4,777МэВ, 3He + п -> р + t -f 0,764 МэВ (CM. Нейтронные детекторы).
Для спектрометрии рентгеновских п у-квантов прн Sy < 100 кэВ используются планарные Si-детекторы. Для > 100 кэВ применяются коаксиальные Ge(Li)-детекторы, а также ЯРСе-детекторы (до Sy ~ 10 МэВ); Се(Ы)-детекторы обладают наилучшнм разрешением по анергии: bS — 1,7 кэВ для Sr = 1 МэВ (рис. 4).
$?, кэВ
Рис. 4. Зависимость разрешающей способности от энергии v-квантов для V-спектрометров разных типов.
КГ1 I- 10' IO2 IO3 IO4
С ростом Sy (от IO1 до IOft кэВ. см. рнс. 5) эффективность j регистрации, осуществляемой по пику полного поглоще- \ ния, падает, т. к. растёт вклад комптоновского фона, что I; затрудняет выделение слабых линии при исследовании | многолинейчатых у-спектров. В качестве гамма-спек- I тр оме трое используются также П. д. на основе CdTe, }¦ GaAs, HgTe. Благодаря большому Z такие детекторы имеют большую эффективность регистрации (чем Ge-дв-текторы), но худшее эиергетич. разрешение (нз-за большей величины Sg,табл.).
Этп П. д. используются также для регистрации сцян-тилляц. излучения вместо фотоэлектронного умножителя в комбинации сцинтиллятор — фотодиод (CM. Сцин-тилляционный детектор). S-
Для Sy > 10 МэВ процесс * ItT5 поглощения энергии в П. д. 2. приобретает ливневый характер; вплоть до энергий порядка сотен МэВ для ~
спектрометрии -у-квантов не- ё кг7 пользуются ливневые спек- ? трометры на основе П. д. с радиаторами с большим Z.
П. д. обладают хорошим временным разрешением, сравнимым в нек-рых случаях с разрешением ецнн-тилляц. детекторов. Для Энергия
планарных П. д. с W 1мм Рис. 5. Зависимость аффек-
время сбора носителей At, тивности регистрации у-кван-
определяющее временное тов от Sy ДЛЯ резных V-СПЄК-
разрешенне, порядиа 10 не. трометров.
Координатные полупроводниковые детекторы изготовляются на основе Si. В т, и. резистивном П. д. коор-Щ Э дината х прохождения частицы через П. д. определяется по соотношению амплитуд сигналов (E и Ex(I), снимаемых с разных сторон П. д., на одной стороне к-рого нанесена металлнч. плёнка, обладающая высокой однородностью по толщине (сопротивлению). Обычно это Au или Pd (рис. 6). Координатное разрешение составляет доли мм.
¦м
$Л
Au
¦и»И>Ц
Рис. в. Схема резистивного детектора (і — х + у).
П Знерге-
ттг
TPTIkoop'
динатныи
сигнал
8-.';
В т. н. стриповых (полосковых) детекторах одни иа^ электродов выполнен в виде нзолиров. полосок. Стри-, новые П. д. — одномерные координатные детекторы — обладают координатным разрешением Ax ъ 20 мкм,
определяемым шириной стрнпа. В двумерных стрипо-вых П. д, стрнпы нанесены с обеих сторон П. д., но во взаимно перпендикулярных направленнях. Стрипо-вые П. д. применяются в качестве т. н. вершинных детенторов для выделения случаев рождения и распада короткоживущих (т = IO-12—10'1Э с) т. н. очарованных и прелестных частнц и определения их времён жизни н др. характеристик (см. Комбинированные системы детекторов, Элементарные частицы). Дальнейшее развитие привело к созданию т. и. пиксельных детекторов с размером ячейки (пикселя) 30 х 30 мкм на основе pin-структуры. Для сокращения каналов электроники разработана полупроводниковая дрейфовая камера иа основе pnp-структуры (рнс. 7). Электрич. поле возрас-
Зона проводимости
~V-nAV -V P*
С JS ©в- Si-n 1
-D -V Р*
I частица
Рис, 7. Дрейфовая камера.
тает с номером стрнпа, а крайняя левая полоска служит анодом. На стрипы подаётся отридат. потенциал
— V по отношению к ср. плоскости, так что электроны стягиваются к ней и движутся к аноду. Дырки же будут собираться на электроды вблизи трека частицы. Координата определяется too времени дрейфа электронов от места нх возникновения до анода. Координатное* разрешение полупроводниковой дрейфовой камеры составляет 10 — 20 мкм.
П. д. с лавинным усилением заряда имеют внутр. усиление до IO3-10* и обладают лучшими временнйми характеристиками, чем ЛЗС-детекторы. Перспективны координатные П. д. на основе лавипио-пролётных "диодов С отрицательной обратной связью.
’ Радиационная стойкость П. д. завнсит от вида, интенсивности и энергии излучения. П. д. могут устойчиво работать без ухудшения характеристик при облучении у-квантамн дозой до 10е рад. На неск. порядков более чувствительны П. д. к облучению тяжёлыми заряж. частицами, а также медленными нейтронами.
. Ухудшение энергетич. разрешения возникает прн потоке протонов (с энергией 5—10 МэВ) порядка 10® см-а, быстрых нейтронов — IO12 см-2, электронов (с энергией
2-5 МэВ) — IO13 см"8.
Лит.: Semiconductor detectors, ed. by G. Bertolinl, A. Coche, Amst., 1966; Vertex detectors, ed. by F. Villa, N. Y., 1968; А к и-ВОВЮ. К., Калинин А. И., К у ш н и р у к В. Ф., Полупроводниковые детекторы в экспериментальной фи8ике, М., 1969; Клайнкнехт К., Детекторы корпускулярных излучений, пер. С нем., М., 1990. Г. А. Сокол.
