Supposons des détecteurs à ionisation gazeuse . Le détecteur d’ionisation gazeuse de base se compose d’une chambrequi est rempli d’un milieu approprié (air ou gaz de remplissage spécial) qui peut être facilement ionisé. En règle générale, le fil central est l’électrode positive (anode) et le cylindre extérieur est l’électrode négative (cathode), de sorte que les électrons (négatifs) sont attirés par le fil central et les ions positifs sont attirés par le cylindre extérieur. L’anode est à une tension positive par rapport à la paroi du détecteur. Lorsque le rayonnement ionisant pénètre dans le gaz entre les électrodes, un nombre fini de paires d’ions se forme. Sous l’influence du champ électrique, les ions positifs se déplaceront vers l’électrode chargée négativement (cylindre extérieur) et les ions négatifs (électrons) migreront vers l’électrode positive (fil central). La collecte de ces ions produira une charge sur les électrodes et une impulsion électrique à travers le circuit de détection.amplifié , puis enregistré en utilisant l’électronique standard.
Rapport signal sur bruit
Le rapport signal / bruit, SNR, est une mesure utilisée en science et en ingénierie qui compare le signal de sortie électrique au bruit électrique généré dans le chemin de câbles ou dans l’instrumentation.
Rapport signal / bruit – Détecteurs au germanium
L’ absorption totale d’un photon 1 MeV produit environ 3 x 10 5 paires électron-trou. Cette valeur est mineure par rapport au nombre total de porteurs libres dans un semi-conducteur intrinsèque de 1 cm 3 .
Les particules traversant le détecteur ionisent les atomes de semi-conducteur, produisant les paires électron-trou. Mais dans les détecteurs à base de germanium à température ambiante, l’excitation thermique est dominante. Elle est causée par des impuretés, une irrégularité du réseau de structure ou par un dopant. Elle dépend fortement de l’ écart E (une distance entre la valence et la bande de conduction), qui est très faible pour le germanium (Egap = 0,67 eV). Étant donné que l’excitation thermique entraîne le bruit du détecteur, un refroidissement actif est nécessaire pour certains types de semi-conducteurs (par exemple le germanium).
Notez que, un échantillon de 1 cm 3 de germanium pur à 20 ° C contient environ 4,2 × 10 22 atomes, mais contient également environ 2,5 x 10 13 électrons libres et 2,5 x 10 13 trous. . Comme on peut le voir, le rapport signal / bruit (S / N) serait minime. L’ajout de 0,001% d’arsenic (une impureté) donne un supplément de 10 17des électrons libres dans le même volume et la conductivité électrique est augmentée d’un facteur 10 000. Dans un matériau dopé, le rapport signal / bruit (S / N) serait encore plus petit. Le germanium ayant une bande interdite relativement faible, ces détecteurs doivent être refroidis afin de réduire la génération thermique des porteurs de charge (donc le courant de fuite inverse) à un niveau acceptable. Sinon, le bruit induit par le courant de fuite détruit la résolution énergétique du détecteur.
