Os detectores de semicondutores à base de silício são usados principalmente para detectores de partículas carregadas (especialmente para rastrear partículas carregadas ) e detectores de raios-X moles, enquanto o germânio é amplamente usado para espectroscopia de raios gama. Um semicondutor grande, limpo e quase perfeito é ideal como um contador para a radioatividade . No entanto, é difícil produzir cristais grandes com pureza suficiente. Os detectores de semicondutores têm, portanto, baixa eficiência, mas fornecem uma medida muito precisa da energia. Os detectores baseados em silício têm ruído suficientemente baixo, mesmo em temperatura ambiente. Isso é causado pelo grande intervalo de banda de silício (Egap = 1,12 eV), que nos permite operar o detector à temperatura ambiente, mas o resfriamento é preferido para reduzir o ruído.
Vantagens e desvantagens dos detectores de silício
Vantagens dos detectores de silício
- Comparado com os detectores de ionização gasosa, a densidade de um detector de semicondutor é muito alta e partículas carregadas de alta energia podem liberar sua energia em um semicondutor de dimensões relativamente pequenas.
- O silício tem uma alta densidade de 2.329 g / cm 3 e, portanto, a perda média de energia por unidade de comprimento permite a construção de detectores finos (por exemplo, 300 µm) que ainda produzem sinais mensuráveis. Por exemplo, no caso de partículas ionizantes mínimas (MIP), a perda de energia é de 390 eV / µm. Os detectores de silício são mecanicamente rígidos e, portanto, nenhuma estrutura de suporte especial é necessária.
- Os detectores à base de silício são muito bons para rastrear partículas carregadas, eles constituem uma parte substancial do sistema de detecção no LHC no CERN.
- Os detectores de silício podem ser usados em campos magnéticos fortes.
Desvantagens dos detectores de silício
- Preço . A desvantagem é que os detectores de silício são muito mais caros que as câmaras de nuvem ou de arame.
- Degradação . Eles também sofrem degradação ao longo do tempo devido à radiação, no entanto, isso pode ser bastante reduzido graças ao efeito Lázaro.
- Alta FWHM . Na espectroscopia gama, o germânio é preferido devido ao seu número atômico ser muito maior que o silício e aumentar a probabilidade de interação com raios gama. Além disso, o germânio possui menor energia média necessária para criar um par de elétrons-orifícios, que é 3,6 eV para silício e 2,9 eV para germânio. Isso também fornece ao último uma melhor resolução em energia.
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