{"id":12938,"date":"2019-12-18T13:52:36","date_gmt":"2019-12-18T13:52:36","guid":{"rendered":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/was-ist-halbleiterdetektor-definition\/"},"modified":"2020-07-08T10:36:43","modified_gmt":"2020-07-08T10:36:43","slug":"was-ist-halbleiterdetektor-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/was-ist-halbleiterdetektor-definition\/","title":{"rendered":"Was ist Halbleiterdetektor &#8211; Definition"},"content":{"rendered":"<div class=\"su-quote su-quote-style-default\">\n<div class=\"su-quote-inner su-u-clearfix su-u-trim\">Ein Halbleiterdetektor ist ein Strahlungsdetektor, der auf einem Halbleiter wie Silizium oder Germanium basiert, um die Wirkung einfallender geladener Teilchen oder Photonen zu messen.\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>Ein\u00a0<strong>Halbleiterdetektor<\/strong>\u00a0ist ein Strahlungsdetektor, der auf einem\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/semiconductor-detectors\/what-are-semiconductors-properties-of-semiconductors\/\"><strong>Halbleiter<\/strong><\/a>\u00a0wie\u00a0<strong>Silizium<\/strong>\u00a0oder\u00a0<strong>Germanium<\/strong>\u00a0basiert\u00a0, um die Wirkung einfallender geladener Teilchen oder Photonen zu messen.\u00a0Halbleiter sind im Allgemeinen anorganische oder organische Materialien, deren Leitf\u00e4higkeit von der chemischen Struktur, der Temperatur, der Beleuchtung und dem Vorhandensein von Dotierstoffen abh\u00e4ngt.\u00a0Der Name Halbleiter kommt von der Tatsache, dass diese Materialien eine elektrische Leitf\u00e4higkeit zwischen einem Metall wie Kupfer, Gold usw. und einem Isolator wie Glas aufweisen.\u00a0Sie haben eine\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/semiconductor-detectors\/what-are-semiconductors-properties-of-semiconductors\/band-gap-energy-gap\/\"><strong>Energiel\u00fccke von<\/strong><\/a>\u00a0weniger als 4 eV (etwa 1 eV).\u00a0In der Festk\u00f6rperphysik ist diese Energiel\u00fccke oder Bandl\u00fccke ein Energiebereich zwischen<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/semiconductor-detectors\/what-are-semiconductors-properties-of-semiconductors\/conduction-and-valence-band-in-semiconductors\/\">Valenzband und Leitungsband, in<\/a>\u00a0denen Elektronenzust\u00e4nde verboten sind.\u00a0Im Gegensatz zu Leitern m\u00fcssen\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/what-is-electron-properties-of-electron\/\">Elektronen<\/a>\u00a0in einem Halbleiter Energie (z. B. aus\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/radiation\/ionizing-radiation\/\">ionisierender Strahlung<\/a>\u00a0) gewinnen, um die Bandl\u00fccke zu \u00fcberqueren und das Leitungsband zu erreichen.<\/p>\n<p><strong>Halbleiterdetektoren<\/strong>\u00a0funktionieren sehr \u00e4hnlich wie Photovoltaikmodule, die elektrischen Strom erzeugen.\u00a0In \u00e4hnlicher Weise kann ein Strom durch ionisierende Strahlung induziert werden.\u00a0Wenn ionisierende Strahlung in den Halbleiter eintritt, interagiert sie mit dem Halbleitermaterial.\u00a0Es kann\u00a0<strong>ein Elektron<\/strong>\u00a0aus seinem Energieniveau\u00a0<strong>anregen<\/strong>\u00a0und folglich ein Loch hinterlassen.\u00a0Dieser Vorgang wird als\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-Paarbildung bezeichnet<\/a>\u00a0.\u00a0In Halbleiterdetektoren sind die grundlegenden Informationstr\u00e4ger diese Elektron-Loch-Paare, die auf dem Weg des geladenen Teilchens (prim\u00e4r oder sekund\u00e4r) durch den Detektor erzeugt werden.\u00a0Durch Sammeln von Elektronen-Loch-Paaren wird das Erfassungssignal gebildet und aufgezeichnet.<\/p>\n<p><strong>Halbleiterdetektoren<\/strong>\u00a0werden h\u00e4ufig im\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-protection\/\">Strahlenschutz<\/a>\u00a0, in der Untersuchung radioaktiver Materialien und in der Physikforschung eingesetzt, da sie einige einzigartige Merkmale aufweisen, kosteng\u00fcnstig und dennoch mit guter Effizienz hergestellt werden k\u00f6nnen und sowohl die Intensit\u00e4t als auch die Energie der einfallenden Strahlung messen k\u00f6nnen.\u00a0Diese Detektoren werden zur Messung der Strahlungsenergie und zur Identifizierung von Partikeln eingesetzt.\u00a0Von den verf\u00fcgbaren Halbleitermaterialien wird\u00a0<strong>Silizium<\/strong>\u00a0haupts\u00e4chlich f\u00fcr\u00a0<strong>Detektoren<\/strong>\u00a0f\u00fcr\u00a0<strong>geladene Teilchen<\/strong>\u00a0(insbesondere zum Verfolgen geladener Teilchen) und weiche R\u00f6ntgendetektoren verwendet, w\u00e4hrend\u00a0<strong>Germanium<\/strong>\u00a0f\u00fcr die\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/gamma-spectroscopy\/\"><strong>Gammastrahlenspektroskopie<\/strong><\/a>\u00a0weit verbreitet ist\u00a0.\u00a0Ein gro\u00dfer, sauberer und nahezu perfekter Halbleiter ist ideal als Z\u00e4hler f\u00fcr<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.\u00a0Halbleiterdetektoren, insbesondere auf\u00a0<strong>Germanium basierende Detektoren<\/strong>\u00a0, werden am h\u00e4ufigsten dort eingesetzt, wo eine sehr gute Energieaufl\u00f6sung erforderlich ist.\u00a0Um eine maximale Effizienz zu erreichen, m\u00fcssen die Detektoren bei\u00a0<strong>sehr niedrigen Temperaturen von fl\u00fcssigem Stickstoff (-196 \u00b0 C) arbeiten<\/strong>\u00a0.\u00a0Der Nachteil ist daher, dass Halbleiterdetektoren viel teurer als andere Detektoren sind und eine ausgekl\u00fcgelte K\u00fchlung erfordern, um Leckstr\u00f6me (Rauschen) zu reduzieren.<\/p>\n<div class=\"su-spoiler su-spoiler-style-default su-spoiler-icon-plus su-spoiler-closed\">\n<div class=\"su-spoiler-content su-u-clearfix su-u-trim\"><\/div>\n<\/div>\n<h2><span>Funktionsprinzip von Halbleiterdetektoren\u00a0<\/span><strong>\u00a0<\/strong><\/h2>\n<p><span>Der Betrieb von Halbleiterdetektoren wird in folgenden Punkten zusammengefasst:<\/span><\/p>\n<ul>\n<li><strong><span>Ionisierende Strahlung tritt in<\/span><\/strong><span>\u00a0das empfindliche Volumen des Detektors ein und interagiert mit dem Halbleitermaterial.<\/span><\/li>\n<li><span>Durch den Detektor laufende Teilchen ionisieren die Halbleiteratome und erzeugen die\u00a0<\/span><strong><span>Elektron-Loch-Paare<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Die Anzahl der Elektron-Loch-Paare ist proportional zur Energie der Strahlung zum Halbleiter.\u00a0Infolgedessen wird eine Anzahl von Elektronen vom Valenzband auf das Leitungsband \u00fcbertragen, und eine gleiche Anzahl von L\u00f6chern wird im Valenzband erzeugt.<\/span><\/li>\n<li><span>Unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes wandern Elektronen und L\u00f6cher zu den Elektroden, wo sie zu einem\u00a0<\/span><strong><span>Impuls f\u00fchren<\/span><\/strong><span>\u00a0, der in einem \u00e4u\u00dferen Stromkreis gemessen werden kann.<\/span><\/li>\n<li><span>Dieser Impuls enth\u00e4lt Informationen \u00fcber die Energie der urspr\u00fcnglich einfallenden Strahlung.\u00a0Die Anzahl solcher Impulse pro Zeiteinheit gibt auch Auskunft \u00fcber die Intensit\u00e4t der Strahlung.<\/span><\/li>\n<\/ul>\n<p><span>Die zur Erzeugung von Elektron-Loch-Paaren erforderliche Energie ist im Vergleich zu der zur Erzeugung gepaarter Ionen in einem\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/gaseous-ionization-detector\/\"><span>Gasionisationsdetektor<\/span><\/a><span>\u00a0erforderlichen Energie sehr gering\u00a0.\u00a0Bei Halbleiterdetektoren ist die statistische Variation der Impulsh\u00f6he kleiner und die Energieaufl\u00f6sung h\u00f6her.\u00a0Da sich die Elektronen schnell bewegen, ist auch die Zeitaufl\u00f6sung sehr gut.\u00a0Im Vergleich zu gasf\u00f6rmigen Ionisationsdetektoren ist die Dichte eines Halbleiterdetektors sehr hoch, und geladene Teilchen mit hoher Energie k\u00f6nnen ihre Energie in einem Halbleiter mit relativ kleinen Abmessungen abgeben.<\/span><\/p>\n<h2><span>Halbleiterdetektoren auf Siliziumbasis<\/span><\/h2>\n<p><strong><span>Halbleiterdetektoren auf Siliziumbasis<\/span><\/strong><span>\u00a0werden haupts\u00e4chlich f\u00fcr Detektoren geladener Teilchen (insbesondere zum\u00a0<\/span><strong><span>Verfolgen geladener Teilchen<\/span><\/strong><span>\u00a0) und weiche R\u00f6ntgendetektoren verwendet, w\u00e4hrend Germanium h\u00e4ufig f\u00fcr die Gammastrahlenspektroskopie verwendet wird.\u00a0Ein gro\u00dfer, sauberer und nahezu perfekter Halbleiter ist ideal als Z\u00e4hler f\u00fcr\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-protection\/radioactivity-nuclear-decay\/\"><span>Radioaktivit\u00e4t<\/span><\/a><span>\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 selbst bei Raumtemperatur ein ausreichend geringes Rauschen auf.\u00a0Dies wird durch die\u00a0<\/span><strong><span>gro\u00dfe Bandl\u00fccke verursacht<\/span><\/strong><span>aus Silizium (Egap = 1,12 eV), wodurch wir den Detektor bei Raumtemperatur betreiben k\u00f6nnen, aber die 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 stark reduziert werden.<\/span><\/p>\n<h3><span>Anwendung von Siliziumdetektoren<\/span><\/h3>\n<p><span>Da\u00a0<\/span><strong><span>Detektoren auf Siliziumbasis<\/span><\/strong><span>\u00a0sehr gut zur Verfolgung geladener Teilchen\u00a0<strong>geeignet<\/strong>\u00a0sind, bilden sie einen wesentlichen Teil des Detektionssystems am LHC im CERN.\u00a0Die meisten Siliziumpartikeldetektoren arbeiten im Prinzip, indem sie schmale (normalerweise etwa 100 Mikrometer breite)\u00a0<\/span><strong><span>Siliziumstreifen<\/span><\/strong><span>\u00a0dotieren\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.\u00a0Das Anordnen von Tausenden dieser Detektoren um einen Kollisionspunkt in einem Teilchenbeschleuniger kann ein genaues Bild davon liefern, welchen Weg Teilchen nehmen.\u00a0Beispielsweise 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>Siliziumstreifendetektoren<\/span><\/h3>\n<p><strong><span>Detektoren auf Siliziumbasis<\/span><\/strong><span>\u00a0eignen sich sehr gut zur Verfolgung geladener Teilchen.\u00a0Ein Siliziumstreifendetektor ist eine Anordnung von streifenf\u00f6rmig geformten Implantaten, die als Ladungssammelelektroden wirken.<\/span><\/p>\n<p><strong><span>Siliziumstreifendetektoren mit einer<\/span><\/strong><span>\u00a0Fl\u00e4che von\u00a05 x 5 cm\u00a0<\/span><sup><span>2<\/span><\/sup><span>\u00a0sind weit verbreitet und werden in Reihe verwendet (genau wie Ebenen von\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/gaseous-ionization-detector\/proportional-counter-proportional-detector\/multi-wire-proportional-chamber-mwpc\/\"><span>MWPCs<\/span><\/a><span>) Trajektorien geladener Teilchen mit Positionsgenauigkeiten in der Gr\u00f6\u00dfenordnung von mehreren \u03bcm in Querrichtung zu bestimmen.\u00a0Diese Implantate werden auf einem niedrig dotierten, vollst\u00e4ndig abgereicherten Siliziumwafer platziert und bilden 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 und dann zerfallen ist.<\/span><\/p>\n<p><strong><span>Siliziumstreifendetektoren sind<\/span><\/strong><span>\u00a0ein wesentlicher Bestandteil des Detektionssystems am LHC im CERN.\u00a0Die meisten Siliziumpartikeldetektoren arbeiten im Prinzip, indem sie schmale (normalerweise etwa 100 Mikrometer breite) Siliziumstreifen dotieren, 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.\u00a0Das Anordnen von Tausenden dieser Detektoren um einen Kollisionspunkt in einem Teilchenbeschleuniger kann ein genaues Bild davon liefern, welchen Weg Teilchen nehmen.<\/span><\/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<h2><span>Germanium-basierte Halbleiterdetektoren<\/span><\/h2>\n<p><strong><span>Halbleiterdetektoren auf Germaniumbasis<\/span><\/strong><span>\u00a0werden am h\u00e4ufigsten dort eingesetzt, wo eine\u00a0<\/span><strong><span>sehr gute Energieaufl\u00f6sung<\/span><\/strong><span>\u00a0erforderlich ist, insbesondere f\u00fcr die\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/gamma-spectroscopy\/\"><strong><span>Gammaspektroskopie<\/span><\/strong><\/a><span>sowie R\u00f6ntgenspektroskopie.\u00a0In der Gammaspektroskopie wird Germanium bevorzugt, da seine Ordnungszahl viel h\u00f6her als die von Silizium ist und die Wahrscheinlichkeit einer Gammastrahlenwechselwirkung erh\u00f6ht.\u00a0Dar\u00fcber hinaus hat Germanium eine niedrigere durchschnittliche Energie, die zur Erzeugung eines Elektron-Loch-Paares erforderlich ist, n\u00e4mlich 3,6 eV f\u00fcr Silizium und 2,9 eV f\u00fcr Germanium.\u00a0Dies bietet letzteren auch eine bessere Energieaufl\u00f6sung.\u00a0Ein gro\u00dfer, sauberer und nahezu perfekter Germaniumhalbleiter ist ideal als Z\u00e4hler f\u00fcr Radioaktivit\u00e4t.\u00a0Es ist jedoch schwierig und teuer, gro\u00dfe Kristalle mit ausreichender Reinheit herzustellen.\u00a0W\u00e4hrend Detektoren auf Siliziumbasis nicht dicker als einige Millimeter sein k\u00f6nnen, kann Germanium eine abgereicherte, empfindliche Dicke von Zentimetern aufweisen und kann daher als\u00a0<\/span><strong><span>Gesamtabsorptionsdetektor<\/span><\/strong><span>\u00a0f\u00fcr Gammastrahlen bis zu wenigen MeV verwendet werden.<\/span><\/p>\n<p><span>Um einen maximalen Wirkungsgrad zu erreichen, m\u00fcssen die Detektoren andererseits bei sehr niedrigen Temperaturen von fl\u00fcssigem Stickstoff (-196 \u00b0 C) arbeiten, da bei Raumtemperaturen das durch thermische Anregung verursachte Rauschen sehr hoch ist.<\/span><\/p>\n<p><span>Da Germaniumdetektoren die h\u00f6chste heute \u00fcbliche Aufl\u00f6sung erzeugen, werden sie zur Messung der Strahlung in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet, einschlie\u00dflich Personal- und Umwelt\u00fcberwachung auf radioaktive Kontamination, medizinische Anwendungen, radiometrische Tests, nukleare Sicherheit und Sicherheit von Kernkraftwerken.<\/span><\/p>\n<h3><span>Anwendung von Germaniumdetektoren &#8211; Gammaspektroskopie<\/span><\/h3>\n<p><span>Wie bereits geschrieben, wird das Studium und die Analyse von Gammastrahlenspektren f\u00fcr wissenschaftliche und technische Zwecke als Gammaspektroskopie bezeichnet, und Gammastrahlenspektrometer sind die Instrumente, die solche Daten beobachten und sammeln.\u00a0Ein Gammastrahlenspektrometer (GRS) ist ein hoch entwickeltes Ger\u00e4t zur Messung der Energieverteilung von Gammastrahlung.\u00a0F\u00fcr die Messung von Gammastrahlen \u00fcber mehreren hundert keV gibt es zwei Detektorkategorien von gro\u00dfer Bedeutung,\u00a0\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/scintillation-counter-scintillation-detector\/naitl-scintillators\/\"><strong><span>anorganische Szintillatoren wie NaI (Tl) &#8211;<\/span><\/strong><\/a><span>\u00a0\u00a0und\u00a0\u00a0<\/span><strong><span>Halbleiterdetektoren<\/span><\/strong><span>.\u00a0In den vorhergehenden Artikeln haben wir die Gammaspektroskopie unter Verwendung eines Szintillationsdetektors beschrieben, der aus einem geeigneten Szintillatorkristall, einer Fotovervielfacherr\u00f6hre und einer Schaltung zum Messen der H\u00f6he der vom Fotovervielfacher erzeugten Impulse besteht.\u00a0Die Vorteile eines Szintillationsz\u00e4hlers sind seine Effizienz (gro\u00dfe Gr\u00f6\u00dfe und hohe Dichte) und die m\u00f6glichen hohen Pr\u00e4zisions- und Z\u00e4hlraten.\u00a0Aufgrund der hohen Atomzahl von Jod f\u00fchrt eine gro\u00dfe Anzahl aller Wechselwirkungen zu einer vollst\u00e4ndigen Absorption der Gammastrahlenenergie, so dass der Photofraktion hoch ist.<\/span><\/p>\n<figure id=\"attachment_26112\" class=\"wp-caption alignright\"><img src=\"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/HPGe-Detector-Germanium.png\" \/><figcaption class=\"wp-caption-text\"><span>HPGe-Detektor mit LN2-Kryostat Quelle: canberra.com<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<p><span>Wenn jedoch eine\u00a0\u00a0<\/span><strong><span>perfekte Energieaufl\u00f6sung<\/span><\/strong><span>\u00a0\u00a0erforderlich ist, m\u00fcssen wir einen\u00a0<\/span><strong><span>Detektor<\/span><\/strong><span>\u00a0auf\u00a0\u00a0<strong>Germaniumbasis<\/strong>\u00a0wie den\u00a0\u00a0<\/span><strong><span>HPGe-Detektor verwenden<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Halbleiterdetektoren auf Germaniumbasis werden am h\u00e4ufigsten dort eingesetzt, wo eine sehr gute Energieaufl\u00f6sung erforderlich ist, insbesondere f\u00fcr die\u00a0\u00a0<\/span><strong><span>Gammaspektroskopie<\/span><\/strong><span>\u00a0sowie f\u00fcr die\u00a0\u00a0<\/span><strong><span>R\u00f6ntgenspektroskopie<\/span><\/strong><span>.\u00a0In der Gammaspektroskopie wird Germanium bevorzugt, da seine Ordnungszahl viel h\u00f6her als die von Silizium ist und die Wahrscheinlichkeit einer Gammastrahlenwechselwirkung erh\u00f6ht.\u00a0Dar\u00fcber hinaus hat Germanium eine niedrigere durchschnittliche Energie, die zur Erzeugung eines Elektron-Loch-Paares erforderlich ist, n\u00e4mlich 3,6 eV f\u00fcr Silizium und 2,9 eV f\u00fcr Germanium.\u00a0Dies bietet letzteren auch eine bessere Energieaufl\u00f6sung.\u00a0Das FWHM (volle Breite bei halbem Maximum) f\u00fcr Germaniumdetektoren ist eine Funktion der Energie.\u00a0F\u00fcr ein 1,3-MeV-Photon betr\u00e4gt die FWHM 2,1 keV, was sehr niedrig ist.<\/span><\/p>\n<\/div>\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","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Ein Halbleiterdetektor ist ein Strahlungsdetektor, der auf einem Halbleiter wie Silizium oder Germanium basiert, um die Wirkung einfallender geladener Teilchen oder Photonen zu messen.\u00a0Strahlendosimetrie Silicin Strip Detector Quelle: micronsemiconductor.co.uk Ein\u00a0Halbleiterdetektor\u00a0ist ein Strahlungsdetektor, der auf einem\u00a0Halbleiter\u00a0wie\u00a0Silizium\u00a0oder\u00a0Germanium\u00a0basiert\u00a0, um die Wirkung einfallender geladener Teilchen oder Photonen zu messen.\u00a0Halbleiter sind im Allgemeinen anorganische oder organische Materialien, deren Leitf\u00e4higkeit von &#8230; <a title=\"Was ist Halbleiterdetektor &#8211; Definition\" class=\"read-more\" href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/was-ist-halbleiterdetektor-definition\/\" aria-label=\"Mehr dazu unter Was ist Halbleiterdetektor &#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 Halbleiterdetektor - Definition<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Ein Halbleiterdetektor ist ein Strahlungsdetektor, der auf einem Halbleiter wie Silizium oder Germanium basiert, um die Wirkung einfallender geladener Teilchen oder Photonen zu messen. 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