{"id":12939,"date":"2019-12-18T14:11:01","date_gmt":"2019-12-18T14:11:01","guid":{"rendered":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/was-ist-spektroskopie-mit-germanium-semiconductor-hpge-definition\/"},"modified":"2020-07-08T10:38:51","modified_gmt":"2020-07-08T10:38:51","slug":"was-ist-spektroskopie-mit-germanium-semiconductor-hpge-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/was-ist-spektroskopie-mit-germanium-semiconductor-hpge-definition\/","title":{"rendered":"Was ist Spektroskopie mit Germanium Semiconductor – HPGe – Definition?"},"content":{"rendered":"
\n
HPGe- und Germanium-basierte Halbleiterdetektoren werden am h\u00e4ufigsten dort eingesetzt, wo eine sehr gute Energieaufl\u00f6sung erforderlich ist, insbesondere f\u00fcr die Gamma- und R\u00f6ntgenspektroskopie.\u00a0Strahlendosimetrie<\/div>\n<\/div>\n
<\/div>\n
\n
\n

Das Studium und die Analyse von Gammastrahlenspektren f\u00fcr wissenschaftliche und technische Zwecke wird wie geschrieben als\u00a0Gammaspektroskopie bezeichnet<\/strong><\/a>\u00a0, 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 sind zwei Detektorkategorien von gro\u00dfer Bedeutung,\u00a0anorganische Szintillatoren wie NaI (T1)<\/strong><\/a>\u00a0und\u00a0Halbleiterdetektoren<\/strong>.\u00a0In den vorhergehenden Artikeln haben wir die Gammaspektroskopie unter Verwendung eines Szintillationsdetektors beschrieben, der aus einem geeigneten Szintillatorkristall, einer Photovervielfacherr\u00f6hre und einer Schaltung zum Messen der H\u00f6he der vom Photovervielfacher erzeugten Impulse besteht.\u00a0Die Vorteile eines Szintillationsz\u00e4hlers sind seine Effizienz (gro\u00dfe Gr\u00f6\u00dfe und hohe Dichte) und die m\u00f6glichen hohen Genauigkeiten und Z\u00e4hlraten.\u00a0Aufgrund der hohen Ordnungszahl von Jod f\u00fchrt eine gro\u00dfe Anzahl aller Wechselwirkungen zu einer vollst\u00e4ndigen Absorption der Gammastrahlenenergie, so dass der Photofraktion hoch ist.<\/p>\n

\"HPGe<\/a>
HPGe-Detektor mit LN2-Kryostat Quelle: canberra.com<\/figcaption><\/figure>\n

Wenn jedoch eine\u00a0perfekte Energieaufl\u00f6sung<\/strong>\u00a0erforderlich ist, m\u00fcssen wir einen\u00a0Detektor<\/strong>\u00a0auf\u00a0Germaniumbasis verwenden<\/strong>\u00a0, beispielsweise den\u00a0HPGe-Detektor<\/strong>\u00a0.\u00a0Halbleiterdetektoren auf Germaniumbasis werden am h\u00e4ufigsten dort eingesetzt, wo eine sehr gute Energieaufl\u00f6sung erforderlich ist, insbesondere f\u00fcr die\u00a0Gammaspektroskopie<\/strong>\u00a0sowie die\u00a0R\u00f6ntgenspektroskopie<\/strong>.\u00a0In der Gammaspektroskopie wird Germanium bevorzugt, da seine Ordnungszahl viel h\u00f6her als die von Silizium ist und die Wahrscheinlichkeit einer Wechselwirkung mit Gammastrahlen erh\u00f6ht.\u00a0Dar\u00fcber hinaus hat Germanium eine niedrigere durchschnittliche Energie, die zur Erzeugung eines Elektronen-Loch-Paares erforderlich ist: 3,6 eV f\u00fcr Silizium und 2,9 eV f\u00fcr Germanium.\u00a0Dies bietet letztere 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.<\/p>\n

Gammaspektrumstruktur – Das Cobalt-60-Spektrum<\/strong><\/h3>\n

Die Analyse von Gammaspektren ist sehr interessant, da sie eine Struktur aufweist und die Arbeiter zwischen echten zu analysierenden Impulsen und begleitenden Impulsen von verschiedenen Strahlungsquellen unterscheiden m\u00fcssen.\u00a0Wir zeigen die Struktur des Gammaspektrums am Beispiel von\u00a0Cobalt-60,<\/strong>\u00a0gemessen mit dem\u00a0NaI (Tl) -Szintillationsdetektor<\/a>\u00a0und dem HPGe-Detektor.\u00a0Der HPGe-Detektor erm\u00f6glicht das Trennen vieler eng beieinander liegender Gammalinien, was f\u00fcr die Messung von Multi-Gamma-emittierenden radioaktiven Quellen von gro\u00dfem Vorteil ist.<\/p>\n

\"Cobalt-60-Zerfallsschema\"<\/p>\n

Cobalt-60<\/strong>\u00a0\u00a0ist ein k\u00fcnstliches\u00a0radioaktives Cobaltisotop<\/a>\u00a0mit einer\u00a0Halbwertszeit<\/a>\u00a0von\u00a05,2747 Jahren<\/strong>\u00a0.\u00a0Es wird synthetisch durch Neutronenaktivierung von Cobalt-59 in\u00a0Kernreaktoren hergestellt<\/a>\u00a0.\u00a0Cobalt-60 ist eine h\u00e4ufige Kalibrierungsquelle, die in vielen Labors zu finden ist.\u00a0Das Gammaspektrum weist\u00a0zwei signifikante Peaks auf<\/strong>\u00a0, einen bei\u00a01173,2 keV<\/strong>\u00a0und einen anderen bei\u00a01332,5 keV<\/strong>\u00a0.\u00a0Gute Szintillationsdetektoren sollten eine ausreichende Aufl\u00f6sung haben, um die beiden Peaks zu trennen.\u00a0Bei\u00a0HPGe-Detektoren<\/strong>\u00a0sind diese Peaks perfekt voneinander getrennt.<\/p>\n

Wie aus der Figur ersichtlich ist, gibt es zwei\u00a0Gammastrahlenphotopeaks<\/strong>\u00a0.\u00a0Beide Detektoren zeigen auch Ansprechen bei den niedrigeren Energien, die durch\u00a0Compton –\u00a0Streuung<\/strong><\/a>\u00a0, zwei kleinere\u00a0escape Peaks<\/strong>\u00a0bei\u00a0Energien<\/a>\u00a00,511 und 1,022 MeV unterhalb des Photopeaks f\u00fcr die Erzeugung von\u00a0Elektron-Positron –\u00a0Paaren<\/a>\u00a0, wenn eine oder beide Annihilationsphotonen entweichen, und einem\u00a0R\u00fcckstreu peak<\/strong>\u00a0.\u00a0H\u00f6here Energien k\u00f6nnen gemessen werden, wenn zwei oder mehr\u00a0Photonen<\/a>\u00a0fast gleichzeitig auf den Detektor treffen und als Summenpeaks mit Energien bis zum Wert von zwei oder mehr hinzugef\u00fcgten Photopeaks erscheinen.<\/p>\n

\"HPGe<\/a>
Abbildung: Bildunterschrift: Vergleich von NaI (Tl) – und HPGe-Spektren f\u00fcr Cobalt-60.\u00a0Quelle: Radioisotope und Strahlenmethodik I, II.\u00a0Soo Hyun Byun, Vorlesungsskript.\u00a0McMaster Universit\u00e4t, Kanada.<\/figcaption><\/figure>\n
\n
\n

Die allgemeine Struktur des Gammastrahlenspektrums weist normalerweise die folgenden\u00a0<\/span>Hauptmerkmale auf<\/span><\/strong>\u00a0:<\/span><\/p>\n