{"id":12837,"date":"2019-12-18T06:19:11","date_gmt":"2019-12-18T06:19:11","guid":{"rendered":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/was-ist-ln2-kryostat-kuhlung-von-hpge-detektoren-definition\/"},"modified":"2020-07-08T10:24:37","modified_gmt":"2020-07-08T10:24:37","slug":"was-ist-ln2-kryostat-kuhlung-von-hpge-detektoren-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/was-ist-ln2-kryostat-kuhlung-von-hpge-detektoren-definition\/","title":{"rendered":"Was ist LN2-Kryostat – K\u00fchlung von HPGe-Detektoren – Definition"},"content":{"rendered":"
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Um eine maximale Effizienz zu erreichen, m\u00fcssen die HPGe-Detektoren bei sehr niedrigen Temperaturen arbeiten.\u00a0Daher sind HPGe-Detektoren normalerweise mit einem Kryostat ausgestattet.\u00a0K\u00fchlung von HPGe-Detektoren<\/div>\n<\/div>\n
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\"HPGe<\/a>
HPGe-Detektor mit LN2-Kryostat Quelle: canberra.com<\/figcaption><\/figure>\n

Hochreine Germaniumdetektoren<\/strong>\u00a0(\u00a0HPGe-Detektoren<\/strong>\u00a0) sind die beste L\u00f6sung f\u00fcr die pr\u00e4zise\u00a0Gamma- und R\u00f6ntgenspektroskopie<\/a>\u00a0.\u00a0Im Vergleich zu\u00a0Siliziumdetektoren<\/a>\u00a0ist\u00a0Germanium<\/a>\u00a0f\u00fcr die Strahlungsdetektion\u00a0viel effizienter als\u00a0Silizium<\/a>\u00a0, da seine Ordnungszahl viel h\u00f6her als die von Silizium ist und die f\u00fcr die Erzeugung eines\u00a0Elektronen-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\u00a0Ge<\/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.empfindliche Dicke von Zentimetern<\/strong>\u00a0und kann daher als Totalabsorptionsdetektor f\u00fcr Gammastrahlen bis zu wenigen MeV verwendet werden.<\/p>\n

Um einen maximalen Wirkungsgrad zu erreichen\u00a0,<\/strong>\u00a0m\u00fcssen\u00a0die\u00a0HPGe-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

K\u00fchlung von HPGe-Detektoren<\/h2>\n

Der Hauptnachteil von Germaniumdetektoren besteht darin, dass sie auf Temperaturen von fl\u00fcssigem Stickstoff abgek\u00fchlt werden m\u00fcssen.\u00a0Da Germanium eine relativ geringe\u00a0Bandl\u00fccke aufweist<\/a>\u00a0, m\u00fcssen diese Detektoren gek\u00fchlt werden, um die thermische Erzeugung von\u00a0Ladungstr\u00e4gern<\/a>\u00a0auf ein akzeptables Niveau\u00a0zu reduzieren\u00a0.\u00a0Andernfalls zerst\u00f6rt durch leckstrominduziertes Rauschen die Energieaufl\u00f6sung des Detektors.\u00a0Erinnern\u00a0wir uns\u00a0, dass die Bandl\u00fccke (ein Abstand zwischen\u00a0Valenz und Leitungsband<\/a>\u00a0) f\u00fcr Germanium sehr gering ist (Egap = 0,67 eV).\u00a0Durch Abk\u00fchlen auf die Temperatur von fl\u00fcssigem Stickstoff (-195,8 \u00b0 C) werden thermische Anregungen von Valenzelektronen verringert, so dass nur durch eine Gammastrahlenwechselwirkung einem Elektron die Energie verliehen werden kann, die erforderlich ist, um die Bandl\u00fccke zu \u00fcberqueren und das Leitungsband zu erreichen.<\/p>\n

Daher sind\u00a0HPGe-Detektoren<\/strong>\u00a0normalerweise mit einem\u00a0Kryostat ausgestattet<\/strong>\u00a0.\u00a0Germaniumkristalle werden in einem evakuierten Metallbeh\u00e4lter aufbewahrt, der als\u00a0Detektorhalter bezeichnet wird<\/strong>\u00a0.\u00a0Der Detektorhalter sowie die \u201eEndkappe\u201c sind d\u00fcnn, um eine Abschw\u00e4chung von Photonen mit niedriger Energie zu vermeiden.\u00a0Der Halter besteht in der Regel aus Aluminium und ist typischerweise 1 mm dick.\u00a0Die Endkappe besteht ebenfalls im Allgemeinen aus Aluminium.\u00a0Der HPGe-Kristall in der Halterung steht in thermischem Kontakt mit einem Metallstab, dem so genannten\u00a0Kaltfinger<\/strong>\u00a0.\u00a0Der kalte Finger \u00fcbertr\u00e4gt die W\u00e4rme von der Detektoreinheit auf das\u00a0Reservoir\u00a0f\u00fcr fl\u00fcssigen Stickstoff (LN\u00a02<\/sub>\u00a0).\u00a0Die Kombination aus Vakuummetallbeh\u00e4lter,\u00a0Kaltfinger<\/strong>\u00a0und\u00a0Dewargef\u00e4\u00df<\/strong>f\u00fcr den fl\u00fcssigen Stickstoff wird Kryogen als\u00a0Kryostat bezeichnet<\/strong>.\u00a0Der Germaniumdetektor-Vorverst\u00e4rker ist normalerweise im Kryostat-Paket enthalten.\u00a0Da der Vorverst\u00e4rker so nahe wie m\u00f6glich angeordnet sein sollte, damit die Gesamtkapazit\u00e4t minimiert werden kann, wird der Vorverst\u00e4rker zusammen installiert.\u00a0Die Eingangsstufen des Vorverst\u00e4rkers werden ebenfalls gek\u00fchlt.\u00a0Der kalte Finger reicht \u00fcber die Vakuumgrenze des Kryostaten hinaus in einen Dewar-Kolben, der mit fl\u00fcssigem Stickstoff gef\u00fcllt ist.\u00a0Das Eintauchen des kalten Fingers in den fl\u00fcssigen Stickstoff h\u00e4lt den HPGe-Kristall auf einer konstant niedrigen Temperatur.\u00a0Die Temperatur des fl\u00fcssigen Stickstoffs wird durch langsames Kochen der Fl\u00fcssigkeit bei 77 K (-195,8\u00baC; -320\u00baF) konstant gehalten, was zur Entwicklung von Stickstoffgas f\u00fchrt.\u00a0Je nach Gr\u00f6\u00dfe und Ausf\u00fchrung betr\u00e4gt die Haltezeit von Vakuumkolben einige Stunden bis einige Wochen.<\/p>\n

Das K\u00fchlen mit fl\u00fcssigem Stickstoff ist unbequem, da der Detektor Stunden ben\u00f6tigt, um auf Betriebstemperatur abzuk\u00fchlen, bevor er verwendet werden kann, und nicht w\u00e4hrend des Betriebs aufgew\u00e4rmt werden kann.\u00a0HPGe Detektoren k\u00f6nnen auf Raumtemperatur erw\u00e4rmen gelassen werden ,\u00a0wenn sie\u00a0nicht in Gebrauch<\/strong>\u00a0.\u00a0Es muss beachtet werden, dass sich Ge (Li) -Kristalle niemals erw\u00e4rmen d\u00fcrfen, da das Lithium aus dem Kristall herausdriften und den Detektor zerst\u00f6ren w\u00fcrde.<\/p>\n

Kommerzielle Systeme wurden verf\u00fcgbar, die\u00a0fortschrittliche K\u00e4ltetechniken<\/strong>\u00a0(zum Beispiel einen\u00a0\u00a0Pulsrohrk\u00fchler<\/strong>\u00a0) verwenden, um die Notwendigkeit einer K\u00fchlung mit fl\u00fcssigem Stickstoff zu beseitigen.\u00a0Dieses K\u00fchlsystem ist ein elektrisch angetriebener Kryostat, der\u00a0vollst\u00e4ndig LN\u00a02<\/sub>\u00a0-frei ist<\/strong>\u00a0.<\/p>\n

Siehe auch: Germaniumdetektoren, MIRION Technologies.\u00a0<erh\u00e4ltlich unter: https:\/\/www.mirion.com\/products\/germanium-detectors>.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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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<\/div>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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