{"id":19382,"date":"2020-06-30T11:06:35","date_gmt":"2020-06-30T11:06:35","guid":{"rendered":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/que-es-el-detector-de-germanio-principio-de-funcionamiento-definicion\/"},"modified":"2020-06-30T11:07:31","modified_gmt":"2020-06-30T11:07:31","slug":"que-es-el-detector-de-germanio-principio-de-funcionamiento-definicion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/es\/que-es-el-detector-de-germanio-principio-de-funcionamiento-definicion\/","title":{"rendered":"Qu\u00e9 es el detector de germanio &#8211; Principio de funcionamiento &#8211; Definici\u00f3n"},"content":{"rendered":"<div class=\"su-quote su-quote-style-default\">\n<div class=\"su-quote-inner su-u-clearfix su-u-trim\">Detector de germanio &#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 (cristal de germanio) &#8230;&#8230; Dosimetr\u00eda de radiaci\u00f3n<\/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\">Detector HPGe con criostato LN2 Fuente: canberra.com<\/figcaption><\/figure>\n<p><strong>Los detectores de semiconductores basados \u200b\u200ben germanio<\/strong>\u00a0se usan m\u00e1s com\u00fanmente cuando\u00a0se requiere\u00a0una\u00a0<strong>muy buena resoluci\u00f3n de energ\u00eda<\/strong>\u00a0, especialmente para\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/gamma-spectroscopy\/\"><strong>la espectroscop\u00eda gamma<\/strong><\/a>\u00a0, as\u00ed como la espectroscop\u00eda de rayos X.\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.\u00a0Por otro lado, para lograr la m\u00e1xima eficiencia, los detectores deben 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.<\/p>\n<h2>Detector de germanio &#8211; Principio de funcionamiento<\/h2>\n<p>El funcionamiento de los detectores de semiconductores se resume en los siguientes puntos:<\/p>\n<ul>\n<li><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/radiation\/ionizing-radiation\/\">La radiaci\u00f3n ionizante<\/a>\u00a0ingresa al volumen sensible (\u00a0<strong>cristal de germanio<\/strong>\u00a0) del detector e interact\u00faa con el material semiconductor.<\/li>\n<li>El fot\u00f3n de alta energ\u00eda que pasa a trav\u00e9s del detector ioniza los \u00e1tomos de los semiconductores, produciendo los\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/semiconductor-detectors\/what-are-semiconductors-properties-of-semiconductors\/electron-hole-pair\/\">pares de electrones<\/a>\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.<\/li>\n<li>Dado que el germanio puede tener un espesor de cent\u00edmetros agotado y sensible, pueden\u00a0<strong>absorber fotones de alta energ\u00eda totalmente<\/strong>\u00a0\u00a0(hasta pocos MeV).<\/li>\n<li>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.<\/li>\n<li>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.<\/li>\n<\/ul>\n<p>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<sup>5<\/sup>\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<sup>3<\/sup>\u00a0.\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(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).<\/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>Tenga en cuenta que una\u00a0muestra de\u00a01 cm\u00a0<sup>3<\/sup>\u00a0de germanio puro a 20 \u00b0 C contiene aproximadamente 4.2 \u00d7 10\u00a0<sup>22<\/sup>\u00a0\u00e1tomos, pero tambi\u00e9n contiene aproximadamente 2.5 x 10\u00a0<sup>13<\/sup>\u00a0electrones libres y 2.5 x 10\u00a0<sup>13<\/sup>\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<sup>5<\/sup>\u00a0pares de electrones).\u00a0La adici\u00f3n de 0.001% de ars\u00e9nico (una impureza) dona un extra de 10\u00a0<sup>17<\/sup>electrones libres en el mismo volumen y la conductividad el\u00e9ctrica se incrementa en un factor de 10,000. En material dopado, la relaci\u00f3n se\u00f1al \/ ruido (S \/ N) ser\u00eda a\u00fan menor. Debido 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. De lo contrario, el ruido inducido por la corriente de fuga destruye la resoluci\u00f3n energ\u00e9tica del detector.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3><span>Aplicaci\u00f3n de detectores de germanio &#8211; espectroscop\u00eda gamma<\/span><\/h3>\n<p><span>Como se escribi\u00f3, el estudio y an\u00e1lisis de los espectros de rayos gamma para uso cient\u00edfico y t\u00e9cnico se llama espectroscop\u00eda gamma, y \u200b\u200blos 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,\u00a0\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/scintillation-counter-scintillation-detector\/naitl-scintillators\/\"><strong><span>centelleadores inorg\u00e1nicos como NaI (Tl)<\/span><\/strong><\/a><span>\u00a0\u00a0y\u00a0\u00a0<\/span><strong><span>detectores de semiconductores.<\/span><\/strong><span>.\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.<\/span><\/p>\n<figure id=\"attachment_26113\" class=\"wp-caption alignright\" aria-describedby=\"caption-attachment-26113\"><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/HPGe-Detector-spectrum.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"wp-image-26113 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/HPGe-Detector-spectrum.png\" alt=\"Espectro del detector HPGe\" width=\"331\" height=\"276\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/HPGe-Detector-spectrum.png\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-26113\" class=\"wp-caption-text\"><span>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, Notas de la conferencia.\u00a0Universidad McMaster, Canad\u00e1.<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<p><span>Pero si\u00a0\u00a0se requiere\u00a0una\u00a0\u00a0<\/span><strong><span>resoluci\u00f3n energ\u00e9tica perfecta<\/span><\/strong><span>\u00a0, tenemos que usar\u00a0\u00a0<\/span><strong><span>un detector basado en germanio<\/span><\/strong><span>\u00a0, como el\u00a0\u00a0<\/span><strong><span>detector HPGe<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Los detectores de semiconductores basados \u200b\u200ben germanio se usan m\u00e1s com\u00fanmente cuando se requiere una muy buena resoluci\u00f3n de energ\u00eda, especialmente para\u00a0\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/gamma-spectroscopy\/\"><strong><span>la espectroscop\u00eda gamma<\/span><\/strong><\/a><span>\u00a0, as\u00ed como\u00a0\u00a0<\/span><strong><span>la espectroscop\u00eda de rayos X<\/span><\/strong><span>.\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 promedio menor 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 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.<\/span><\/p>\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 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<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Detector de germanio &#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 (cristal de germanio) &#8230;&#8230; Dosimetr\u00eda de radiaci\u00f3n Detector HPGe con criostato LN2 Fuente: canberra.com Los detectores de semiconductores basados \u200b\u200ben germanio\u00a0se usan m\u00e1s com\u00fanmente cuando\u00a0se requiere\u00a0una\u00a0muy buena resoluci\u00f3n &#8230; <a title=\"Qu\u00e9 es el detector de germanio &#8211; Principio de funcionamiento &#8211; Definici\u00f3n\" class=\"read-more\" href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/es\/que-es-el-detector-de-germanio-principio-de-funcionamiento-definicion\/\" aria-label=\"M\u00e1s en Qu\u00e9 es el detector de germanio &#8211; Principio de funcionamiento &#8211; Definici\u00f3n\">Leer m\u00e1s<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[50],"tags":[],"yoast_head":"<!-- This site is optimized with the Yoast SEO plugin v15.4 - https:\/\/yoast.com\/wordpress\/plugins\/seo\/ -->\n<title>Qu\u00e9 es el detector de germanio - Principio de funcionamiento - Definici\u00f3n<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Detector de germanio - Principio de funcionamiento. 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