{"id":16697,"date":"2020-03-09T22:24:52","date_gmt":"2020-03-09T22:24:52","guid":{"rendered":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/que-es-la-espectroscopia-con-germanium-semiconductor-hpge-definicion\/"},"modified":"2020-07-01T04:34:08","modified_gmt":"2020-07-01T04:34:08","slug":"que-es-la-espectroscopia-con-germanium-semiconductor-hpge-definicion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/es\/que-es-la-espectroscopia-con-germanium-semiconductor-hpge-definicion\/","title":{"rendered":"\u00bfQu\u00e9 es la espectroscopia con Germanium Semiconductor? HPGe: definici\u00f3n"},"content":{"rendered":"
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El detector HPGe y los detectores de semiconductores basados \u200b\u200ben germanio se usan con mayor frecuencia cuando se requiere una muy buena resoluci\u00f3n de energ\u00eda, especialmente para la espectroscop\u00eda gamma, as\u00ed como la espectroscop\u00eda de rayos X.\u00a0Dosimetr\u00eda de radiaci\u00f3n<\/div>\n<\/div>\n
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Como se escribi\u00f3, el estudio y an\u00e1lisis de los espectros de rayos gamma para uso cient\u00edfico y t\u00e9cnico se llama\u00a0espectroscop\u00eda gamma<\/strong><\/a>\u00a0, y los espectr\u00f3metros de rayos gamma son los instrumentos que observan y recopilan dichos datos.\u00a0Un espectr\u00f3metro de rayos gamma (GRS) es un dispositivo sofisticado para medir la distribuci\u00f3n de energ\u00eda de la radiaci\u00f3n gamma.\u00a0Para la medici\u00f3n de rayos gamma por encima de varios cientos de keV, hay dos categor\u00edas de detectores de gran importancia,\u00a0centelleadores inorg\u00e1nicos como NaI (Tl)<\/strong><\/a>\u00a0y\u00a0detectores de semiconductores.<\/strong>.\u00a0En los art\u00edculos anteriores, describimos la espectroscop\u00eda gamma utilizando un detector de centelleo, que consiste en un cristal centelleador adecuado, un tubo fotomultiplicador y un circuito para medir la altura de los pulsos producidos por el fotomultiplicador.\u00a0Las ventajas de un contador de centelleo son su eficiencia (gran tama\u00f1o y alta densidad) y las altas tasas de precisi\u00f3n y conteo que son posibles.\u00a0Debido al alto n\u00famero at\u00f3mico de yodo, una gran cantidad de todas las interacciones dar\u00e1 como resultado la absorci\u00f3n completa de la energ\u00eda de los rayos gamma, por lo que la fracci\u00f3n de la foto ser\u00e1 alta.<\/p>\n

\"Detector<\/a>
Detector HPGe con criostato LN2 Fuente: canberra.com<\/figcaption><\/figure>\n

Pero si\u00a0se requiere\u00a0una\u00a0resoluci\u00f3n energ\u00e9tica perfecta<\/strong>\u00a0, tenemos que usar\u00a0un detector a base de germanio<\/strong>\u00a0, como el\u00a0detector HPGe<\/strong>\u00a0.\u00a0Los detectores de semiconductores basados \u200b\u200ben germanio se usan con mayor frecuencia cuando se requiere una muy buena resoluci\u00f3n energ\u00e9tica, especialmente para\u00a0la espectroscop\u00eda gamma<\/strong>\u00a0, as\u00ed como\u00a0la espectroscop\u00eda de rayos X<\/strong>.\u00a0En la espectroscop\u00eda gamma, se prefiere el germanio debido a que su n\u00famero at\u00f3mico es mucho m\u00e1s alto que el silicio y que aumenta la probabilidad de interacci\u00f3n con los rayos gamma.\u00a0Adem\u00e1s, el germanio tiene una energ\u00eda media m\u00e1s baja necesaria para crear un par de electrones, que es 3.6 eV para silicio y 2.9 eV para germanio.\u00a0Esto tambi\u00e9n proporciona a este \u00faltimo una mejor resoluci\u00f3n en energ\u00eda.\u00a0El FWHM (ancho completo a la mitad como m\u00e1ximo) para detectores de germanio es una funci\u00f3n de la energ\u00eda.\u00a0Para un fot\u00f3n de 1.3 MeV, el FWHM es 2.1 keV, que es muy bajo.<\/p>\n

Estructura del espectro gamma: el espectro de cobalto-60<\/strong><\/h3>\n

El an\u00e1lisis de los espectros gamma es muy interesante, ya que tiene una estructura y los trabajadores deben distinguir entre los pulsos verdaderos para analizar y los pulsos acompa\u00f1antes de diferentes fuentes de radiaci\u00f3n.\u00a0Mostraremos\u00a0la estructura del espectro gamma en el ejemplo de\u00a0cobalto-60<\/strong>\u00a0medido por el\u00a0detector de centelleo NaI (Tl)<\/a>\u00a0y por el detector HPGe.\u00a0El detector HPGe permite la separaci\u00f3n de muchas l\u00edneas gamma estrechamente espaciadas, lo cual es muy beneficioso para medir fuentes radiactivas que emiten m\u00faltiples rayos gamma.<\/p>\n

\"esquema<\/p>\n

El cobalto-60<\/strong>\u00a0\u00a0es un\u00a0is\u00f3topo radiactivo<\/a>\u00a0artificial\u00a0de cobalto con una\u00a0vida media<\/a>\u00a0de\u00a05.2747 a\u00f1os<\/strong>\u00a0.\u00a0Se produce sint\u00e9ticamente por activaci\u00f3n de neutrones de cobalto-59 en\u00a0reactores nucleares<\/a>\u00a0.\u00a0El cobalto-60 es una fuente de calibraci\u00f3n com\u00fan que se encuentra en muchos laboratorios.\u00a0El espectro gamma tiene\u00a0dos picos significativos<\/strong>\u00a0, uno a\u00a01173.2 keV<\/strong>\u00a0y otro a\u00a01332.5 keV<\/strong>\u00a0.\u00a0Los buenos detectores de centelleo deben tener una resoluci\u00f3n adecuada para separar los dos picos.\u00a0Para los\u00a0detectores HPGe<\/strong>\u00a0, estos picos est\u00e1n perfectamente separados.<\/p>\n

Como se puede ver en la figura, hay dos\u00a0fotopicos de rayos gamma<\/strong>\u00a0.\u00a0Ambos detectores tambi\u00e9n muestran una respuesta en las energ\u00edas m\u00e1s bajas, causada por la\u00a0dispersi\u00f3n de Compton<\/strong><\/a>\u00a0, dos\u00a0picos de escape<\/strong>\u00a0m\u00e1s peque\u00f1os\u00a0en las\u00a0energ\u00edas<\/a>\u00a00.511 y 1.022 MeV debajo del fotopico para la creaci\u00f3n de\u00a0pares<\/a>\u00a0de\u00a0electrones-positrones<\/a>\u00a0cuando uno o ambos fotones de aniquilaci\u00f3n escapan, y un\u00a0pico de retrodispersi\u00f3n<\/strong>\u00a0.\u00a0Se pueden medir energ\u00edas m\u00e1s altas cuando dos o m\u00e1s\u00a0fotones<\/a>\u00a0golpean el detector casi simult\u00e1neamente, apareciendo como picos de suma con energ\u00edas de hasta el valor de dos o m\u00e1s picos de foto a\u00f1adidos.<\/p>\n

\"Espectro<\/a>
Figura: Leyenda: Comparaci\u00f3n de los espectros de NaI (Tl) y HPGe para cobalto-60.\u00a0Fuente: Radiois\u00f3topos y Metodolog\u00eda de Radiaci\u00f3n I, II.\u00a0Soo Hyun Byun, Lecture Notes.\u00a0Universidad McMaster, Canad\u00e1.<\/figcaption><\/figure>\n

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La estructura general del espectro de rayos gamma generalmente tiene las siguientes\u00a0<\/span>caracter\u00edsticas principales<\/span><\/strong>\u00a0:<\/span><\/p>\n