¿Qué es la relación señal / ruido? Definición

La relación señal / ruido, SNR, es una medida utilizada en ciencia e ingeniería que compara la señal de salida eléctrica con el ruido eléctrico generado en el tendido del cable o en la instrumentación. Dosimetría de radiación
Detector de radiación ionizante - Tubo Geiger
Detector de radiación ionizante – Tubo Geiger

Supongamos los detectores de ionización gaseosa . El detector básico de ionización gaseosa consta de una cámaraque se llena con un medio adecuado (aire o un gas de relleno especial) que se puede ionizar fácilmente. Como regla general, el cable central es el electrodo positivo (ánodo) y el cilindro externo es el electrodo negativo (cátodo), de modo que los electrones (negativos) son atraídos hacia el cable central y los iones positivos son atraídos hacia el cilindro externo. El ánodo tiene un voltaje positivo con respecto a la pared del detector. A medida que la radiación ionizante ingresa al gas entre los electrodos, se forma un número finito de pares de iones. Bajo la influencia del campo eléctrico, los iones positivos se moverán hacia el electrodo cargado negativamente (cilindro externo), y los iones negativos (electrones) migrarán hacia el electrodo positivo (cable central). La colección de estos iones producirá una carga en los electrodos y un pulso eléctrico a través del circuito de detección.amplificado , y luego grabado usando electrónica estándar.

Relación señal a ruido

La relación señal / ruido, SNR, es una medida utilizada en ciencia e ingeniería que compara la señal de salida eléctrica con el ruido eléctrico generado en el tendido del cable o en la instrumentación.

Relación señal / ruido: detectores de germanio

La absorción total de un fotón de 1 MeV produce alrededor de 3 x 10 5 pares de electrones. Este valor es menor en comparación con el número total de portadores libres en un semiconductor intrínseco de 1 cm 3 .

La partícula que pasa a través del detector ioniza los átomos del semiconductor, produciendo los pares de electrones. Pero en los detectores basados ​​en germanio a temperatura ambiente, la excitación térmica es dominante. Es causada por impurezas, irregularidades en la estructura reticular o por dopante. Depende en gran medida de la brecha E (una distancia entre la valencia y la banda de conducción), que es muy baja para el germanio (Egap = 0,67 eV). Dado que la excitación térmica produce el ruido del detector, se requiere enfriamiento activo para algunos tipos de semiconductores (por ejemplo, germanio).

Tenga en cuenta que una muestra de 1 cm 3 de germanio puro a 20 ° C contiene aproximadamente 4.2 × 10 22 átomos, pero también contiene aproximadamente 2.5 x 10 13 electrones libres y 2.5 x 10 13 agujeros. . Como se puede ver, la relación señal / ruido (S / N) sería mínima. La adición de 0.001% de arsénico (una impureza) dona un extra de 10 17electrones libres en el mismo volumen y la conductividad eléctrica se incrementa en un factor de 10,000. En material dopado, la relación señal / ruido (S / N) sería aún menor. Debido a que el germanio tiene un intervalo de banda relativamente bajo, estos detectores deben enfriarse para reducir la generación térmica de portadores de carga (por lo tanto, invertir la corriente de fuga) a un nivel aceptable. De lo contrario, el ruido inducido por la corriente de fuga destruye la resolución energética del detector.

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