{"id":12810,"date":"2019-12-18T03:28:40","date_gmt":"2019-12-18T03:28:40","guid":{"rendered":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/was-ist-die-anwendung-von-siliziumdetektoren-definition\/"},"modified":"2020-07-08T10:16:35","modified_gmt":"2020-07-08T10:16:35","slug":"was-ist-die-anwendung-von-siliziumdetektoren-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/was-ist-die-anwendung-von-siliziumdetektoren-definition\/","title":{"rendered":"Was ist die Anwendung von Siliziumdetektoren &#8211; Definition"},"content":{"rendered":"<div class=\"su-quote su-quote-style-default\">\n<div class=\"su-quote-inner su-u-clearfix su-u-trim\">Anwendung von Siliziumdetektoren.\u00a0Da Detektoren auf Siliziumbasis sehr gut zur Verfolgung geladener Teilchen geeignet sind, sind sie ein wesentlicher Bestandteil des Detektionssystems am LHC des CERN.\u00a0Strahlendosimetrie<\/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_26115\" class=\"wp-caption alignright\" aria-describedby=\"caption-attachment-26115\"><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/silicon-strip-detector-semiconductors.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-medium wp-image-26115\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/silicon-strip-detector-semiconductors-300x197.png\" alt=\"Siliziumstreifendetektor - Halbleiter\" width=\"300\" height=\"197\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-26115\" class=\"wp-caption-text\">Silicin Strip Detector Quelle: micronsemiconductor.co.uk<\/figcaption><\/figure>\n<p><strong>Halbleiterdetektoren auf Siliziumbasis<\/strong>\u00a0werden haupts\u00e4chlich f\u00fcr Detektoren f\u00fcr geladene Teilchen (insbesondere zum\u00a0<strong>Verfolgen geladener Teilchen<\/strong>\u00a0) und weiche R\u00f6ntgendetektoren verwendet, w\u00e4hrend Germanium f\u00fcr die Gammastrahlenspektroskopie weit verbreitet ist.\u00a0Ein gro\u00dfer, sauberer und nahezu perfekter Halbleiter ist ideal als Z\u00e4hler f\u00fcr\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-protection\/radioactivity-nuclear-decay\/\">Radioaktivit\u00e4t<\/a>\u00a0.\u00a0Es ist jedoch schwierig, gro\u00dfe Kristalle mit ausreichender Reinheit herzustellen.\u00a0Die Halbleiterdetektoren haben daher einen geringen Wirkungsgrad, geben jedoch ein sehr genaues Ma\u00df f\u00fcr die Energie.\u00a0Detektoren auf Siliziumbasis weisen auch bei Raumtemperatur ein ausreichend geringes Rauschen auf.\u00a0Dies wird durch die\u00a0<strong>gro\u00dfe Bandl\u00fccke verursacht<\/strong>aus Silizium (Egap = 1,12 eV), wodurch wir den Detektor bei Raumtemperatur betreiben k\u00f6nnen, aber K\u00fchlung wird bevorzugt, um das Rauschen zu reduzieren.\u00a0Der Nachteil ist, dass Siliziumdetektoren viel teurer sind als Wolkenkammern oder Drahtkammern und eine ausgekl\u00fcgelte K\u00fchlung erfordern, um Leckstr\u00f6me (Rauschen) zu reduzieren.\u00a0Sie werden im Laufe der Zeit auch durch Strahlung abgebaut, dies kann jedoch dank des Lazarus-Effekts erheblich verringert werden.<\/p>\n<h2>Anwendung von Siliziumdetektoren<\/h2>\n<p>Da\u00a0<strong>Detektoren auf Siliziumbasis<\/strong>\u00a0sehr gut zur Verfolgung geladener Teilchen\u00a0<strong>geeignet<\/strong>\u00a0sind, sind sie ein wesentlicher Bestandteil des Detektionssystems am LHC des CERN.\u00a0Die meisten Siliziumpartikeldetektoren dotieren im Prinzip schmale (normalerweise etwa 100 Mikrometer breite)\u00a0<strong>Siliziumstreifen<\/strong>\u00a0, um sie in Dioden umzuwandeln, die dann in Sperrrichtung vorgespannt werden.\u00a0Wenn geladene Teilchen diese Streifen passieren, verursachen sie kleine Ionisationsstr\u00f6me, die erfasst und gemessen werden k\u00f6nnen.\u00a0Die Anordnung von Tausenden dieser Detektoren um einen Kollisionspunkt in einem Teilchenbeschleuniger kann ein genaues Bild davon liefern, welchen Weg Teilchen nehmen.\u00a0Das Inner Tracking System (ITS)\u00a0<strong>eines Large Ion Collider Experiments (ALICE)<\/strong>\u00a0enth\u00e4lt beispielsweise drei Schichten von Detektoren auf Siliziumbasis:<\/p>\n<ul>\n<li>Silizium-Pixeldetektor (SPD)<\/li>\n<li>Silicon Drift Detector (SDD)<\/li>\n<li>Silizium-Streifendetektor (SSD)<\/li>\n<\/ul>\n<h3>Silizium-Streifendetektoren<\/h3>\n<p><strong>Detektoren auf Siliziumbasis<\/strong>\u00a0sind sehr gut zur Verfolgung geladener Teilchen geeignet.\u00a0Ein Siliziumstreifendetektor ist eine Anordnung von streifenf\u00f6rmig geformten Implantaten, die als Ladungssammelelektroden wirken.<\/p>\n<p><strong>Siliziumstreifendetektoren mit einer<\/strong>\u00a0Fl\u00e4che von\u00a05 x 5 cm\u00a0<sup>2<\/sup>\u00a0sind weit verbreitet und werden in Reihe verwendet (genau wie Ebenen von\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/gaseous-ionization-detector\/proportional-counter-proportional-detector\/multi-wire-proportional-chamber-mwpc\/\">MWPCs)<\/a>) zur Bestimmung von Flugbahnen geladener Teilchen mit Positionsgenauigkeiten in der Gr\u00f6\u00dfenordnung von mehreren \u03bcm in Querrichtung.\u00a0Diese Implantate bilden auf einem niedrig dotierten, vollst\u00e4ndig verarmten Siliziumwafer eine eindimensionale Anordnung von Dioden.\u00a0Durch Verbinden jedes der metallisierten Streifen mit einem ladungsempfindlichen Verst\u00e4rker wird ein positionsempfindlicher Detektor aufgebaut.\u00a0Zweidimensionale Positionsmessungen k\u00f6nnen durch Aufbringen einer zus\u00e4tzlichen streifenartigen Dotierung auf die Waferr\u00fcckseite unter Verwendung einer doppelseitigen Technologie erreicht werden.\u00a0Solche Vorrichtungen k\u00f6nnen verwendet werden, um kleine Aufprallparameter zu messen und dadurch zu bestimmen, ob ein geladenes Teilchen aus einer Prim\u00e4rkollision stammt oder das Zerfallsprodukt eines Prim\u00e4rteilchens war, das eine kleine Strecke von der urspr\u00fcnglichen Wechselwirkung zur\u00fcckgelegt hat und dann zerfiel.<\/p>\n<p><strong>Siliziumstreifendetektoren sind<\/strong>\u00a0ein wesentlicher Bestandteil des Detektionssystems am LHC im CERN.\u00a0Die meisten Siliziumpartikeldetektoren dotieren im Prinzip schmale (normalerweise etwa 100 Mikrometer breite) Siliziumstreifen, um sie in Dioden umzuwandeln, die dann in Sperrrichtung vorgespannt werden.\u00a0Wenn geladene Teilchen diese Streifen passieren, verursachen sie kleine Ionisationsstr\u00f6me, die erfasst und gemessen werden k\u00f6nnen.\u00a0Die Anordnung von Tausenden dieser Detektoren um einen Kollisionspunkt in einem Teilchenbeschleuniger kann ein genaues Bild davon liefern, welchen Weg Teilchen nehmen.<\/p>\n<p><span>Beispielsweise enth\u00e4lt das Inner Tracking System (ITS)\u00a0<\/span><strong><span>eines Large Ion Collider-Experiments (ALICE)<\/span><\/strong><span>\u00a0drei Schichten von Detektoren auf Siliziumbasis:<\/span><\/p>\n<ul>\n<li><span>Silizium-Pixeldetektor (SPD)<\/span><\/li>\n<li><span>Silicon Drift Detector (SDD)<\/span><\/li>\n<li><span>Silicon Strip Detector (SSD)<\/span><\/li>\n<\/ul>\n<h3><span>Delta E &#8211; E Detektor &#8211; Teleskop<\/span><\/h3>\n<figure id=\"attachment_26114\" class=\"wp-caption alignright\" aria-describedby=\"caption-attachment-26114\"><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/delta-E-E-Telescope-chart.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-medium wp-image-26114 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/delta-E-E-Telescope-chart-300x200.png\" alt=\"Delta E - E Teleskop - Diagramm\" width=\"300\" height=\"200\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/delta-E-E-Telescope-chart-300x200.png\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-26114\" class=\"wp-caption-text\"><span>Beispiel eines Histogramms vom \u0394E-E-Detektor.\u00a0Jede hyperbola\u00e4hnliche Kurve repr\u00e4sentiert unterschiedliche Partikel im Strahl.<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<p><span>In der experimentellen Physik sind\u00a0<\/span><strong><span>\u0394E-E-Detektoren<\/span><\/strong><span>\u00a0, sogenannte\u00a0<\/span><strong><span>Teleskope<\/span><\/strong><span>\u00a0, leistungsstarke Ger\u00e4te zur\u00a0<\/span><strong><span>Identifizierung geladener Teilchen<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Zur Identifizierung geladener Teilchen k\u00f6nnen Teleskope verwendet werden, die aus Paaren\u00a0<\/span><strong><span>d\u00fcnner<\/span><\/strong><span>\u00a0und\u00a0<\/span><strong><span>dicker<\/span><\/strong><span>\u00a0Oberfl\u00e4chensperrendetektoren\u00a0bestehen\u00a0.\u00a0Diese Detektoren m\u00fcssen in Reihe geschaltet werden.\u00a0Die Geschwindigkeit wird aus der in den D\u00fcnndetektoren (\u00a0<\/span><strong><span>\u0394E-Detektoren<\/span><\/strong><span>\u00a0)\u00a0gemessenen\u00a0<strong>Bremskraft abgeleitet<\/strong>\u00a0.\u00a0Es besteht eine starke Korrelation zwischen der in jedem Detektor abgelagerten Energie.\u00a0Diese Korrelation h\u00e4ngt von der Masse (A), der Ladung (Z) und der kinetischen Energie (E) jedes Teilchens ab.\u00a0Die Masse wird aus dem Bereich oder aus dem gesamten kinetischen Energieverlust im dickeren Detektor abgeleitet (<\/span><strong><span>E Detektor<\/span><\/strong><span>\u00a0).<\/span><\/p>\n<p><strong><span>Teleskope<\/span><\/strong><span>\u00a0k\u00f6nnen aus mehreren Detektoren bestehen (\u00a0z. B.\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/gaseous-ionization-detector\/ionization-chamber-ion-chamber\/\"><span>Ionisationskammern<\/span><\/a><span>\u00a0,\u00a0<\/span><strong><span>Siliziumdetektoren<\/span><\/strong><span>\u00a0und\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/scintillation-counter-scintillation-detector\/\"><span>Szintillatoren<\/span><\/a><span>\u00a0), die gestapelt sind, um einfallende geladene Teilchen zu verlangsamen, wobei der erste Detektor der d\u00fcnnste und der letzte der dickste ist.\u00a0CsI-Szintillationsz\u00e4hler k\u00f6nnen beispielsweise als endg\u00fcltige E-Z\u00e4hler verwendet werden.\u00a0Als Beispiel eines Teleskops kann eine Anordnung verwendet werden, die auf zwei vorderen \u0394E-Siliziumdetektoren (10 oder 30 um) und einem 1500 um dicken E-Siliziumz\u00e4hler basiert, um hochenergetische geladene Teilchen zu detektieren.<\/span><\/p>\n<\/div>\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<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Anwendung von Siliziumdetektoren.\u00a0Da Detektoren auf Siliziumbasis sehr gut zur Verfolgung geladener Teilchen geeignet sind, sind sie ein wesentlicher Bestandteil des Detektionssystems am LHC des CERN.\u00a0Strahlendosimetrie Silicin Strip Detector Quelle: micronsemiconductor.co.uk Halbleiterdetektoren auf Siliziumbasis\u00a0werden haupts\u00e4chlich f\u00fcr Detektoren f\u00fcr geladene Teilchen (insbesondere zum\u00a0Verfolgen geladener Teilchen\u00a0) und weiche R\u00f6ntgendetektoren verwendet, w\u00e4hrend Germanium f\u00fcr die Gammastrahlenspektroskopie weit verbreitet ist.\u00a0Ein &#8230; <a title=\"Was ist die Anwendung von Siliziumdetektoren &#8211; Definition\" class=\"read-more\" href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/was-ist-die-anwendung-von-siliziumdetektoren-definition\/\" aria-label=\"Mehr dazu unter Was ist die Anwendung von Siliziumdetektoren &#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>Was ist die Anwendung von Siliziumdetektoren - Definition<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Anwendung von Siliziumdetektoren. 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