Was ist der Vor- und Nachteil von Siliziumdetektoren – Definition

Halbleiterdetektoren auf Siliziumbasis werden hauptsächlich für Detektoren für geladene Teilchen (insbesondere zum Verfolgen geladener Teilchen ) und weiche Röntgendetektoren verwendet, während Germanium für die Gammastrahlenspektroskopie weit verbreitet ist. Ein großer, sauberer und nahezu perfekter Halbleiter ist ideal als Zähler für Radioaktivität . Es ist jedoch schwierig, große Kristalle mit ausreichender Reinheit herzustellen. Die Halbleiterdetektoren haben daher einen geringen Wirkungsgrad, geben jedoch ein sehr genaues Maß für die Energie. Detektoren auf Siliziumbasis weisen auch bei Raumtemperatur ein ausreichend geringes Rauschen auf. Dies wird durch die große Bandlücke von Silizium (Egap = 1,12 eV) verursacht, die es uns ermöglicht, den Detektor bei Raumtemperatur zu betreiben. Eine Kühlung wird jedoch bevorzugt, um das Rauschen zu reduzieren.

Vor- und Nachteile von Siliziumdetektoren

Vorteile von Siliziumdetektoren

• Im Vergleich zu Gasionisationsdetektoren ist die Dichte eines Halbleiterdetektors sehr hoch und geladene Teilchen mit hoher Energie können ihre Energie in einem Halbleiter mit relativ kleinen Abmessungen abgeben.
• Silizium hat eine hohe Dichte von 2,329 g / cm ³ und daher ermöglicht der durchschnittliche Energieverlust pro Längeneinheit den Bau dünner Detektoren (z. B. 300 μm), die noch messbare Signale erzeugen. Beispielsweise beträgt der Energieverlust im Fall eines minimalen ionisierenden Partikels (MIP) 390 eV / um. Die Siliziumdetektoren sind mechanisch starr und daher sind keine speziellen Stützstrukturen erforderlich.
• Detektoren auf Siliziumbasis eignen sich sehr gut zur Verfolgung geladener Teilchen und sind ein wesentlicher Bestandteil des Detektionssystems am LHC des CERN.
• Siliziumdetektoren können in starken Magnetfeldern eingesetzt werden.

Nachteile von Siliziumdetektoren

• Preis . Der Nachteil ist, dass Siliziumdetektoren wesentlich teurer sind als Wolkenkammern oder Drahtkammern.
• Abbau . Sie werden im Laufe der Zeit auch durch Strahlung abgebaut, dies kann jedoch dank des Lazarus-Effekts erheblich verringert werden.
• High FWHM . In der Gammaspektroskopie wird Germanium bevorzugt, da seine Ordnungszahl viel höher als die von Silizium ist und die Wahrscheinlichkeit einer Wechselwirkung mit Gammastrahlen erhöht. Darüber hinaus hat Germanium eine niedrigere durchschnittliche Energie, die zur Erzeugung eines Elektronen-Loch-Paares erforderlich ist: 3,6 eV für Silizium und 2,9 eV für Germanium. Dies bietet letztere auch eine bessere Energieauflösung.