O que é relação sinal / ruído – Definição

A relação sinal / ruído, SNR, é uma medida usada na ciência e na engenharia que compara o sinal de saída elétrico com o ruído elétrico gerado na passagem do cabo ou na instrumentação. Dosimetria de Radiação
Detector de radiação ionizante - Tubo Geiger
Detector de radiação ionizante – Tubo Geiger

Vamos assumir detectores de ionização gasosa . O detector básico de ionização gasosa consiste em uma câmaraque é preenchido com um meio adequado (ar ou gás de preenchimento especial) que pode ser facilmente ionizado. Como regra geral, o fio central é o eletrodo positivo (ânodo) e o cilindro externo é o eletrodo negativo (cátodo), de modo que os elétrons (negativos) são atraídos para o fio central e os íons positivos são atraídos para o cilindro externo. O ânodo está em uma tensão positiva em relação à parede do detector. À medida que a radiação ionizante entra no gás entre os eletrodos, um número finito de pares de íons é formado. Sob a influência do campo elétrico, os íons positivos se moverão em direção ao eletrodo carregado negativamente (cilindro externo) e os íons negativos (elétrons) migrarão em direção ao eletrodo positivo (fio central). A coleta desses íons produzirá uma carga nos eletrodos e um pulso elétrico no circuito de detecção.amplificado e depois gravado usando a eletrônica padrão.

A relação sinal-ruído

A relação sinal / ruído, SNR, é uma medida usada na ciência e na engenharia que compara o sinal de saída elétrico com o ruído elétrico gerado na passagem do cabo ou na instrumentação.

Relação sinal / ruído – Detectores de germânio

A absorção total de um fóton de 1 MeV produz cerca de 3 x 10 5 pares de furos de elétrons. Este valor é menor em comparação com o número total de portadores livres em de 1 cm 3 semicondutor intrínseco.

As partículas que passam pelo detector ionizam os átomos do semicondutor, produzindo os pares elétron-buraco. Mas em detectores à base de germânio à temperatura ambiente, a excitação térmica é dominante. É causada por impurezas, irregularidades na estrutura ou dopante. Depende fortemente do intervalo E (uma distância entre a valência e a banda de condução), que é muito baixa para o germânio (Egap = 0,67 eV). Como a excitação térmica resulta no ruído do detector, é necessário um resfriamento ativo para alguns tipos de semicondutores (por exemplo, germânio).

Observe que uma amostra de 1 cm 3 de germânio puro a 20 ° C contém cerca de 4,2 × 10 22 átomos, mas também contém cerca de 2,5 x 10 13 elétrons livres e 2,5 x 10 13 orifícios. . Como pode ser visto, a relação sinal / ruído (S / N) seria mínima. A adição de 0,001% de arsênico (uma impureza) doa um extra de 10 17elétrons livres no mesmo volume e a condutividade elétrica é aumentada em um fator de 10.000. No material dopado, a relação sinal / ruído (S / N) seria ainda menor. Como o germânio possui um intervalo de banda relativamente baixo, esses detectores devem ser resfriados para reduzir a geração térmica de portadores de carga (portanto, reverter a corrente de fuga) para um nível aceitável. Caso contrário, o ruído induzido pela corrente de fuga destrói a resolução de energia do detector.

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