{"id":12838,"date":"2019-12-18T06:40:58","date_gmt":"2019-12-18T06:40:58","guid":{"rendered":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/funktionsprinzip-von-hpge-detektoren-definition\/"},"modified":"2020-07-08T10:25:10","modified_gmt":"2020-07-08T10:25:10","slug":"funktionsprinzip-von-hpge-detektoren-definition","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/funktionsprinzip-von-hpge-detektoren-definition\/","title":{"rendered":"Funktionsprinzip von HPGe-Detektoren &#8211; Definition"},"content":{"rendered":"<div class=\"su-quote su-quote-style-default\">\n<div class=\"su-quote-inner su-u-clearfix su-u-trim\">HPGe Detector &#8211; Funktionsprinzip.\u00a0Die Funktionsweise von Halbleiterdetektoren l\u00e4sst sich in folgenden Punkten zusammenfassen: Ionisierende Strahlung tritt in das empfindliche Volumen ein\u2026 Strahlendosimetrie<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\"><\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<figure id=\"attachment_26112\" class=\"wp-caption alignright\" aria-describedby=\"caption-attachment-26112\"><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/HPGe-Detector-Germanium.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-medium wp-image-26112\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/HPGe-Detector-Germanium-300x204.png\" alt=\"HPGe Detektor - Germanium\" width=\"300\" height=\"204\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-26112\" class=\"wp-caption-text\">HPGe-Detektor mit LN2-Kryostat Quelle: canberra.com<\/figcaption><\/figure>\n<p><strong>Hochreine Germaniumdetektoren<\/strong>\u00a0(\u00a0<strong>HPGe-Detektoren<\/strong>\u00a0) sind die beste L\u00f6sung f\u00fcr die pr\u00e4zise\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/gamma-spectroscopy\/\">Gamma- und R\u00f6ntgenspektroskopie<\/a>\u00a0.\u00a0Im Vergleich zu\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/semiconductor-detectors\/silicon-based-semiconductor-detectors\/\">Siliziumdetektoren<\/a>\u00a0ist\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/semiconductor-detectors\/types-of-semiconductors\/germanium-as-semiconductor-properties\/\">Germanium<\/a>\u00a0f\u00fcr die Strahlungsdetektion\u00a0viel effizienter als\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/semiconductor-detectors\/types-of-semiconductors\/silicon-as-semiconductor-properties\/\">Silizium<\/a>\u00a0, da seine Ordnungszahl viel h\u00f6her als die von Silizium ist und die f\u00fcr die Erzeugung eines\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/semiconductor-detectors\/what-are-semiconductors-properties-of-semiconductors\/electron-hole-pair\/\">Elektronen-Loch-Paares<\/a>\u00a0erforderliche durchschnittliche Energie niedriger\u00a0ist, und zwar 3,6 eV f\u00fcr Silizium und 2,9 eV f\u00fcr Germanium.\u00a0Aufgrund seiner h\u00f6heren Ordnungszahl hat\u00a0<strong>Ge<\/strong>\u00a0einen viel gr\u00f6\u00dferen linearen D\u00e4mpfungskoeffizienten, was zu einem k\u00fcrzeren mittleren freien Weg f\u00fchrt.\u00a0Dar\u00fcber hinaus k\u00f6nnen Siliziumdetektoren nicht dicker als ein paar Millimeter sein, w\u00e4hrend Germanium einen verbrauchten Anteil haben kann.<strong>empfindliche Dicke von Zentimetern<\/strong>\u00a0und kann daher als Totalabsorptionsdetektor f\u00fcr Gammastrahlen bis zu wenigen MeV verwendet werden.<\/p>\n<p>Um einen maximalen Wirkungsgrad zu erreichen\u00a0<strong>,<\/strong>\u00a0m\u00fcssen\u00a0die\u00a0<strong>HPGe-Detektoren<\/strong>\u00a0bei sehr niedrigen Temperaturen von fl\u00fcssigem Stickstoff (-196 \u00b0 C) arbeiten, da bei Raumtemperaturen das durch thermische Anregung verursachte Rauschen sehr hoch ist.<\/p>\n<h2>HPGe Detector &#8211; Funktionsprinzip<\/h2>\n<p>Die Funktionsweise von Halbleiterdetektoren ist in folgenden Punkten zusammengefasst:<\/p>\n<ul>\n<li><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/radiation\/ionizing-radiation\/\">Ionisierende Strahlung<\/a>\u00a0tritt in das empfindliche Volumen (\u00a0<strong>Germaniumkristall<\/strong>\u00a0) des Detektors ein und interagiert mit dem Halbleitermaterial.<\/li>\n<li>Durch den Detektor hindurchtretendes hochenergetisches Photon ionisiert die Atome des Halbleiters und erzeugt die\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/semiconductor-detectors\/what-are-semiconductors-properties-of-semiconductors\/electron-hole-pair\/\">Elektron-Loch-Paare<\/a>\u00a0.\u00a0Die Anzahl der Elektronen-Loch-Paare ist proportional zur Energie der Strahlung zum Halbleiter.\u00a0Infolgedessen wird eine Anzahl von Elektronen vom Valenzband zum Leitungsband \u00fcbertragen, und es wird eine gleiche Anzahl von L\u00f6chern im Valenzband erzeugt.<\/li>\n<li>Da Germanium eine abgereicherte, empfindliche Dicke von Zentimetern haben kann, k\u00f6nnen sie\u00a0<strong>energiereiche Photonen<\/strong>\u00a0\u00a0(bis zu wenigen MeV)\u00a0<strong>vollst\u00e4ndig absorbieren<\/strong>\u00a0.<\/li>\n<li>Unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes wandern Elektronen und L\u00f6cher zu den Elektroden, wo sie zu einem Impuls f\u00fchren, der in einem \u00e4u\u00dferen Stromkreis gemessen werden kann.<\/li>\n<li>Dieser Impuls gibt Auskunft \u00fcber die Energie der urspr\u00fcnglich einfallenden Strahlung.\u00a0Die Anzahl solcher Impulse pro Zeiteinheit gibt auch Auskunft \u00fcber die Intensit\u00e4t der Strahlung.<\/li>\n<\/ul>\n<p>In allen F\u00e4llen lagert ein Photon einen Teil seiner Energie auf seinem Weg ab und kann vollst\u00e4ndig absorbiert werden.\u00a0Die Gesamtabsorption eines 1-MeV-Photons erzeugt etwa 3 \u00d7 10\u00a0<sup>5<\/sup>\u00a0Elektronenlochpaare.\u00a0Dieser Wert ist im Vergleich zur Gesamtzahl der freien Ladungstr\u00e4ger in einem 1 cm\u00a0<sup>3\u00a0<\/sup><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/semiconductor-detectors\/types-of-semiconductors\/intrinsic-semiconductor-pure-semiconductor\/\">-Halbleiter von<\/a>\u00a0untergeordneter Bedeutung\u00a0.\u00a0Durch den Detektor gelangende Teilchen ionisieren die Atome des Halbleiters und erzeugen die Elektronen-Loch-Paare.\u00a0In Germanium-basierten Detektoren bei Raumtemperatur ist jedoch die\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/semiconductor-detectors\/what-are-semiconductors-properties-of-semiconductors\/optical-and-thermal-excitation\/\"><strong>thermische Anregung<\/strong><\/a>\u00a0dominierend.\u00a0Es wird durch Verunreinigungen, Unregelm\u00e4\u00dfigkeiten im Strukturgitter oder durch\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/semiconductor-detectors\/types-of-semiconductors\/what-is-dopant-in-semiconductors\/\">Dotierstoffe verursacht<\/a>\u00a0.\u00a0Es h\u00e4ngt stark von der E-\u00a0<sub>L\u00fccke ab<\/sub>(ein Abstand zwischen Valenz und Leitungsband), der f\u00fcr Germanium sehr gering ist (Egap = 0,67 eV).\u00a0Da thermische Anregung zu Detektorrauschen f\u00fchrt, ist f\u00fcr einige Halbleitertypen (z. B. Germanium) eine aktive K\u00fchlung erforderlich.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/germanium-semiconductor-energy-gap.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"alignright size-medium wp-image-26568\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/germanium-semiconductor-energy-gap-300x207.png\" alt=\"Germanium - Halbleiter\" width=\"300\" height=\"207\" \/><\/a>Es ist zu beachten, dass eine 1 cm\u00a0<sup>3<\/sup>\u00a0-Probe von reinem Germanium bei 20 \u00b0 C ungef\u00e4hr 4,2 \u00d7 10\u00a0<sup>22<\/sup>\u00a0Atome enth\u00e4lt, aber auch ungef\u00e4hr 2,5 \u00d7 10\u00a0<sup>13<\/sup>\u00a0freie Elektronen und 2,5 \u00d7 10\u00a0<sup>13<\/sup>\u00a0L\u00f6cher, die konstant aus thermischer Energie erzeugt werden.\u00a0Wie man sehen kann, w\u00fcrde das Signal &#8211;\u00a0zu &#8211;\u00a0Rausch &#8211;\u00a0Verh\u00e4ltnis (S \/ N) minimal (vergleiche es mit 3 x 10\u00a0<sup>5<\/sup>\u00a0Elektron-Loch &#8211;\u00a0Paaren).\u00a0Die Zugabe von 0,001% Arsen (eine Verunreinigung) spendet zus\u00e4tzliche 10\u00a0<sup>17<\/sup>Freie Elektronen im gleichen Volumen und die elektrische Leitf\u00e4higkeit erh\u00f6hen sich um den Faktor 10.000. Bei dotiertem Material w\u00e4re das Signal-Rausch-Verh\u00e4ltnis (S \/ N) noch kleiner. Da Germanium eine relativ geringe Bandl\u00fccke aufweist, m\u00fcssen diese Detektoren gek\u00fchlt werden, um die thermische Erzeugung von Ladungstr\u00e4gern (also den umgekehrten Leckstrom) auf ein akzeptables Niveau zu reduzieren. Andernfalls zerst\u00f6rt durch leckstrominduziertes Rauschen die Energieaufl\u00f6sung des Detektors.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;.<\/p>\n<p>Dieser Artikel basiert auf der maschinellen \u00dcbersetzung des englischen Originalartikels. Weitere Informationen finden Sie im Artikel auf Englisch. Sie k\u00f6nnen uns helfen. Wenn Sie die \u00dcbersetzung korrigieren m\u00f6chten, senden Sie diese bitte an: translations@nuclear-power.com oder f\u00fcllen Sie das Online-\u00dcbersetzungsformular aus. Wir bedanken uns f\u00fcr Ihre Hilfe und werden die \u00dcbersetzung so schnell wie m\u00f6glich aktualisieren. Danke.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>HPGe Detector &#8211; Funktionsprinzip.\u00a0Die Funktionsweise von Halbleiterdetektoren l\u00e4sst sich in folgenden Punkten zusammenfassen: Ionisierende Strahlung tritt in das empfindliche Volumen ein\u2026 Strahlendosimetrie HPGe-Detektor mit LN2-Kryostat Quelle: canberra.com Hochreine Germaniumdetektoren\u00a0(\u00a0HPGe-Detektoren\u00a0) sind die beste L\u00f6sung f\u00fcr die pr\u00e4zise\u00a0Gamma- und R\u00f6ntgenspektroskopie\u00a0.\u00a0Im Vergleich zu\u00a0Siliziumdetektoren\u00a0ist\u00a0Germanium\u00a0f\u00fcr die Strahlungsdetektion\u00a0viel effizienter als\u00a0Silizium\u00a0, da seine Ordnungszahl viel h\u00f6her als die von Silizium ist und &#8230; <a title=\"Funktionsprinzip von HPGe-Detektoren &#8211; Definition\" class=\"read-more\" href=\"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/funktionsprinzip-von-hpge-detektoren-definition\/\" aria-label=\"Mehr dazu unter Funktionsprinzip von HPGe-Detektoren &#8211; Definition\">Weiterlesen<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[48],"tags":[],"yoast_head":"<!-- This site is optimized with the Yoast SEO plugin v15.4 - https:\/\/yoast.com\/wordpress\/plugins\/seo\/ -->\n<title>Funktionsprinzip von HPGe-Detektoren - Definition<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"HPGe Detector - Funktionsprinzip. 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