Свойства неорганических сцинтилляторов
Кристалл |
Плотность, г/см3 |
Постоянная высвечивания, мкс |
Конверсионная эффективность, % |
NaJ(Tl) |
3,67 |
0,23 |
8–13 |
CsJ(Tl) |
4,51 |
1,00 |
6 |
LiJ(Eu) |
4,06 |
1,20 |
4 |
Фотоэлектронный умножитель (ФЭУ).
Фотоны, попадая на фотокатод ФЭУ, выбивают электроны. Под действием электрического поля эти электроны приобретают энергию и направляются на диноды ФЭУ, где происходит вторичная электронная эмиссия. В результате на анод ФЭУ приходит в 104–107 раз больше электронов, чем вылетело с фотокатода. Возникает электрический импульс, который регистрируется.
Принципиальная схема фэу
Вероятность образования электрона при взаимодействии фотона с фотокатодом называют конверсионной способностью (0,05–0,1).
Наиболее распространены Sb-Cs и Bi-Ag-Cs фотокатоды.
Увеличение числа
электронов при движении от фотокатода
к аноду называют коэффициентом усиления
ФЭУ:
,
где
– вероятность
попадания электрона на динод,
–коэффициент
вторичной электронной эмиссии (M=105–108
).
Полупроводниковые детекторы (ппд)
ППД можно представить в виде ионизационной камеры, чувствительный объем которой заполнен твердым материалом. Заряженные частицы, взаимодействуя с электронами атомных оболочек, создают носители электрических зарядов - электроны и дырки.
Требования к материалу для ППД:
малый расход энергии на создание пары носителей заряда;
отсутствие рекомбинации и захвата носителей заряда при движении в детекторе;
большие и близкие по величине подвижности носителей зарядов;
высокое удельное сопротивление (более 1010 Ом/см).
Всем перечисленным требованиям лучше всего могут удовлетворять кристаллические Si и Ge, хотя их удельные сопротивления меньше, чем требуется (у Si 104 Ом/см, у Ge 10 Ом/см). Поэтому необходимо на несколько порядков повысить их удельное сопротивление.
Способы увеличения удельного электрического сопротивления полупроводниковых материалов
Очистка от примесей.
В любом полупроводнике могут присутствовать и донорные, и акцепторные примеси, которые частично компенсируют друг друга. Ток, обусловленный дрейфом носителей заряда под действием внешнего поля, определяет удельное сопротивление полупроводника.
Проводимость полностью освобожденного от примесей полупроводника минимальна. Такой полупроводник называют собственным, а его проводимость - собственной проводимостью.
Компенсация.
В материал, например, с электронной проводимостью (содержащий донорные примеси) вводят определенное количество атомов с акцепторными свойствами (имеющих дырочную проводимость) и наоборот. Если будет достигнуто состояние, когда плотности положительных и отрицательных носителей заряда будут равны для всех примесей, то проводимость компенсированного материала станет минимальной и равной проводимости материала без примесей (собственной проводимости).