{"id":16652,"date":"2020-03-09T14:54:42","date_gmt":"2020-03-09T14:54:42","guid":{"rendered":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/cual-es-el-principio-de-funcionamiento-de-los-detectores-hpge-definicion\/"},"modified":"2020-03-09T14:54:42","modified_gmt":"2020-03-09T14:54:42","slug":"cual-es-el-principio-de-funcionamiento-de-los-detectores-hpge-definicion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/es\/cual-es-el-principio-de-funcionamiento-de-los-detectores-hpge-definicion\/","title":{"rendered":"\u00bfCu\u00e1l es el principio de funcionamiento de los detectores HPGe? Definici\u00f3n"},"content":{"rendered":"<div class=\"su-quote su-quote-style-default\">\n<div class=\"su-quote-inner su-u-clearfix su-u-trim\"><span>Detector HPGe &#8211; Principio de funcionamiento.\u00a0El funcionamiento de los detectores de semiconductores se resume en los siguientes puntos: la radiaci\u00f3n ionizante entra en el volumen sensible &#8230; Dosimetr\u00eda de radiaci\u00f3n<\/span><\/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_26112\" class=\"wp-caption alignright\" aria-describedby=\"caption-attachment-26112\"><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/HPGe-Detector-Germanium.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-medium wp-image-26112 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2020\/12\/el-detector-de-germanio-de-alta-pureza-300x204.png\" alt=\"Detector HPGe - Germanio\" width=\"300\" height=\"204\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2020\/12\/el-detector-de-germanio-de-alta-pureza-300x204.png\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-26112\" class=\"wp-caption-text\"><span>Detector HPGe con criostato LN2 Fuente: canberra.com<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<p><strong><span>Detectores de germanio de alta pureza<\/span><\/strong><span>\u00a0(\u00a0<\/span><strong><span>detectores de HPGe<\/span><\/strong><span>\u00a0) son la mejor soluci\u00f3n para precisa\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/gamma-spectroscopy\/\"><span>gamma y espectroscopia de rayos x<\/span><\/a><span>\u00a0.\u00a0En comparaci\u00f3n con los\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/semiconductor-detectors\/silicon-based-semiconductor-detectors\/\"><span>detectores de silicio<\/span><\/a><span>\u00a0, el\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/semiconductor-detectors\/types-of-semiconductors\/germanium-as-semiconductor-properties\/\"><span>germanio<\/span><\/a><span>\u00a0es mucho m\u00e1s eficiente que el\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/semiconductor-detectors\/types-of-semiconductors\/silicon-as-semiconductor-properties\/\"><span>silicio<\/span><\/a><span>\u00a0para la detecci\u00f3n de radiaci\u00f3n debido a que su n\u00famero at\u00f3mico es mucho m\u00e1s alto que el silicio y debido a la menor energ\u00eda promedio necesaria para crear un\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/semiconductor-detectors\/what-are-semiconductors-properties-of-semiconductors\/electron-hole-pair\/\"><span>par de agujeros de electrones<\/span><\/a><span>\u00a0, que es 3.6 eV para silicio y 2.9 eV para germanio\u00a0Debido a su mayor n\u00famero at\u00f3mico,\u00a0<\/span><strong><span>Ge<\/span><\/strong><span>\u00a0tiene un coeficiente de atenuaci\u00f3n lineal mucho m\u00e1s lager, lo que conduce a una ruta libre media m\u00e1s corta.\u00a0Adem\u00e1s, los detectores de silicio no pueden ser m\u00e1s gruesos que unos pocos mil\u00edmetros, mientras que el germanio puede tener un agotamiento,<\/span><strong><span>espesor sensible de cent\u00edmetros<\/span><\/strong><span>\u00a0y, por lo tanto, se puede utilizar como detector de absorci\u00f3n total para rayos gamma de hasta pocos MeV.<\/span><\/p>\n<p><span>Para lograr la m\u00e1xima eficiencia, los\u00a0<\/span><strong><span>detectores HPGe<\/span><\/strong><span>\u00a0deben funcionar a temperaturas muy bajas de nitr\u00f3geno l\u00edquido (-196 \u00b0 C), porque a temperaturas ambiente el ruido causado por la excitaci\u00f3n t\u00e9rmica es muy alto.<\/span><\/p>\n<h2><span>Detector HPGe &#8211; Principio de funcionamiento<\/span><\/h2>\n<p><span>El funcionamiento de los detectores de semiconductores se resume en los siguientes puntos:<\/span><\/p>\n<ul>\n<li><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/radiation\/ionizing-radiation\/\"><span>La radiaci\u00f3n ionizante<\/span><\/a><span>\u00a0ingresa al volumen sensible (\u00a0<\/span><strong><span>cristal de germanio<\/span><\/strong><span>\u00a0) del detector e interact\u00faa con el material semiconductor.<\/span><\/li>\n<li><span>El fot\u00f3n de alta energ\u00eda que pasa a trav\u00e9s del detector ioniza los \u00e1tomos de los semiconductores, produciendo los\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/semiconductor-detectors\/what-are-semiconductors-properties-of-semiconductors\/electron-hole-pair\/\"><span>pares de electrones<\/span><\/a><span>\u00a0.\u00a0El n\u00famero de pares de electrones es proporcional a la energ\u00eda de la radiaci\u00f3n al semiconductor.\u00a0Como resultado, se transfieren varios electrones desde la banda de valencia a la banda de conducci\u00f3n, y se crea un n\u00famero igual de agujeros en la banda de valencia.<\/span><\/li>\n<li><span>Dado que el germanio puede tener un espesor de cent\u00edmetros agotado y sensible, pueden\u00a0<\/span><strong><span>absorber fotones de alta energ\u00eda totalmente<\/span><\/strong><span>\u00a0\u00a0(hasta pocos MeV).<\/span><\/li>\n<li><span>Bajo la influencia de un campo el\u00e9ctrico, los electrones y los agujeros viajan a los electrodos, donde producen un pulso que se puede medir en un circuito externo.<\/span><\/li>\n<li><span>Este pulso lleva informaci\u00f3n sobre la energ\u00eda de la radiaci\u00f3n incidente original.\u00a0El n\u00famero de tales pulsos por unidad de tiempo tambi\u00e9n proporciona informaci\u00f3n sobre la intensidad de la radiaci\u00f3n.<\/span><\/li>\n<\/ul>\n<p><span>En todos los casos, un fot\u00f3n deposita una parte de su energ\u00eda a lo largo de su trayectoria y puede ser absorbido totalmente.\u00a0La absorci\u00f3n total de un fot\u00f3n de 1 MeV produce alrededor de 3 x 10\u00a0<\/span><sup><span>5<\/span><\/sup><span>\u00a0pares de electrones.\u00a0Este valor es menor en comparaci\u00f3n con el n\u00famero total de portadores libres en un\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/semiconductor-detectors\/types-of-semiconductors\/intrinsic-semiconductor-pure-semiconductor\/\">semiconductor intr\u00ednseco de<\/a>\u00a01 cm\u00a0<\/span><sup><span>3<\/span><\/sup>\u00a0<span>.\u00a0La part\u00edcula que pasa a trav\u00e9s del detector ioniza los \u00e1tomos del semiconductor, produciendo los pares de electrones.\u00a0Pero en los detectores basados \u200b\u200ben germanio a temperatura ambiente,\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/semiconductor-detectors\/what-are-semiconductors-properties-of-semiconductors\/optical-and-thermal-excitation\/\"><strong>la excitaci\u00f3n t\u00e9rmica<\/strong><\/a>\u00a0es dominante.\u00a0Es causada por impurezas, irregularidades en la estructura reticular o por\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/semiconductor-detectors\/types-of-semiconductors\/what-is-dopant-in-semiconductors\/\">dopante<\/a>\u00a0.\u00a0Depende mucho de la\u00a0<sub>brecha<\/sub>\u00a0E<\/span><span>(una distancia entre la valencia y la banda de conducci\u00f3n), que es muy baja para germanio (Egap = 0,67 eV).\u00a0Dado que la excitaci\u00f3n t\u00e9rmica produce el ruido del detector, se requiere enfriamiento activo para algunos tipos de semiconductores (por ejemplo, germanio).<\/span><\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/germanium-semiconductor-energy-gap.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"alignright size-medium wp-image-26568 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/germanium-semiconductor-energy-gap-300x207.png\" alt=\"Germanio - semiconductor\" width=\"300\" height=\"207\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/germanium-semiconductor-energy-gap-300x207.png\" \/><\/a><span>Tenga en cuenta que una\u00a0muestra de\u00a01 cm\u00a0<\/span><sup><span>3<\/span><\/sup><span>\u00a0de germanio puro a 20 \u00b0 C contiene aproximadamente 4.2 \u00d7 10\u00a0<\/span><sup><span>22<\/span><\/sup><span>\u00a0\u00e1tomos, pero tambi\u00e9n contiene aproximadamente 2.5 x 10\u00a0<\/span><sup><span>13<\/span><\/sup><span>\u00a0electrones libres y 2.5 x 10\u00a0<\/span><sup><span>13<\/span><\/sup><span>\u00a0agujeros generados constantemente a partir de energ\u00eda t\u00e9rmica.\u00a0Como se puede ver, la relaci\u00f3n se\u00f1al \/ ruido (S \/ N) ser\u00eda m\u00ednima (comp\u00e1rela con 3 x 10\u00a0<\/span><sup><span>5<\/span><\/sup><span>\u00a0pares de electrones).\u00a0La adici\u00f3n de 0.001% de ars\u00e9nico (una impureza) dona un extra de 10\u00a0<\/span><sup><span>17<\/span><\/sup><span>electrones libres en el mismo volumen y la conductividad el\u00e9ctrica se incrementa en un factor de 10,000.\u00a0En material dopado, la relaci\u00f3n se\u00f1al \/ ruido (S \/ N) ser\u00eda a\u00fan menor.\u00a0Debido a que el germanio tiene un intervalo de banda relativamente bajo, estos detectores deben enfriarse para reducir la generaci\u00f3n t\u00e9rmica de portadores de carga (por lo tanto, invertir la corriente de fuga) a un nivel aceptable.\u00a0De lo contrario, el ruido inducido por la corriente de fuga destruye la resoluci\u00f3n energ\u00e9tica del detector.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"su-spoiler-title\" tabindex=\"0\" role=\"button\">\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>Este art\u00edculo se basa en la traducci\u00f3n autom\u00e1tica del art\u00edculo original en ingl\u00e9s. Para m\u00e1s informaci\u00f3n vea el art\u00edculo en ingl\u00e9s. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducci\u00f3n, env\u00edela a: translations@nuclear-power.com o complete el formulario de traducci\u00f3n en l\u00ednea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducci\u00f3n lo antes posible. Gracias.<\/p>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Detector HPGe &#8211; Principio de funcionamiento.\u00a0El funcionamiento de los detectores de semiconductores se resume en los siguientes puntos: la radiaci\u00f3n ionizante entra en el volumen sensible &#8230; Dosimetr\u00eda de radiaci\u00f3n Detector HPGe con criostato LN2 Fuente: canberra.com Detectores de germanio de alta pureza\u00a0(\u00a0detectores de HPGe\u00a0) son la mejor soluci\u00f3n para precisa\u00a0gamma y espectroscopia de rayos &#8230; <a title=\"\u00bfCu\u00e1l es el principio de funcionamiento de los detectores HPGe? 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