{"id":17592,"date":"2020-06-15T23:46:28","date_gmt":"2020-06-15T23:46:28","guid":{"rendered":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/o-que-e-o-criostato-ln2-resfriamento-de-detectores-hpge-definicao\/"},"modified":"2020-07-21T11:49:40","modified_gmt":"2020-07-21T11:49:40","slug":"o-que-e-o-criostato-ln2-resfriamento-de-detectores-hpge-definicao","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/pt-br\/o-que-e-o-criostato-ln2-resfriamento-de-detectores-hpge-definicao\/","title":{"rendered":"O que \u00e9 o Criostato LN2 – Resfriamento de Detectores HPGe – Defini\u00e7\u00e3o"},"content":{"rendered":"
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Para obter a m\u00e1xima efici\u00eancia, os detectores HPGe devem operar em temperaturas muito baixas.\u00a0Portanto, os detectores HPGe geralmente s\u00e3o equipados com um criostato.\u00a0Arrefecimento de detectores HPGe<\/div>\n<\/div>\n
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\"Detector<\/a>
Detector HPGe com criostato LN2 Fonte: canberra.com<\/figcaption><\/figure>\n

Detectores de germ\u00e2nio de alta pureza<\/strong>\u00a0(\u00a0detectores\u00a0<\/strong>HPGe<\/strong>\u00a0) s\u00e3o a melhor solu\u00e7\u00e3o para\u00a0espectroscopia<\/a>\u00a0precisa de\u00a0raios gama e raios-x<\/a>\u00a0.\u00a0Em compara\u00e7\u00e3o com os\u00a0detectores de sil\u00edcio<\/a>\u00a0, o\u00a0germ\u00e2nio<\/a>\u00a0\u00e9 muito mais eficiente do que o\u00a0sil\u00edcio<\/a>\u00a0para a detec\u00e7\u00e3o de radia\u00e7\u00e3o devido ao seu n\u00famero at\u00f4mico ser muito maior que o sil\u00edcio e \u00e0 menor energia m\u00e9dia necess\u00e1ria para criar um\u00a0par de el\u00e9trons-orif\u00edcios<\/a>\u00a0, que \u00e9 3,6 eV para sil\u00edcio e 2,9 eV para germ\u00e2nio.\u00a0Devido ao seu n\u00famero at\u00f4mico mais alto, o\u00a0Ge<\/strong>\u00a0possui um coeficiente de atenua\u00e7\u00e3o linear muito maior, o que leva a um caminho livre m\u00e9dio mais curto.\u00a0Al\u00e9m disso, os detectores de sil\u00edcio n\u00e3o podem ser mais grossos do que alguns mil\u00edmetros, enquanto o germ\u00e2nio pode ter um esgotamento,espessura sens\u00edvel de cent\u00edmetros<\/strong>\u00a0e, portanto, pode ser usado como um detector de absor\u00e7\u00e3o total para raios gama de at\u00e9 poucos MeV.<\/p>\n

Para obter a m\u00e1xima efici\u00eancia, os\u00a0detectores de HPGe<\/strong>\u00a0devem operar a temperaturas muito baixas de nitrog\u00eanio l\u00edquido (-196 \u00b0 C), porque, \u00e0 temperatura ambiente, o ru\u00eddo causado pela excita\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica \u00e9 muito alto.<\/p>\n

Arrefecimento de detectores HPGe<\/h2>\n

A principal desvantagem dos detectores de germ\u00e2nio \u00e9 que eles devem ser resfriados a temperaturas de nitrog\u00eanio l\u00edquido.\u00a0Como o germ\u00e2nio possui um\u00a0intervalo de banda<\/a>\u00a0relativamente baixo\u00a0, esses detectores devem ser resfriados para reduzir a gera\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica de\u00a0portadores<\/a>\u00a0de\u00a0carga<\/a>\u00a0para um n\u00edvel aceit\u00e1vel.\u00a0Caso contr\u00e1rio, o ru\u00eddo induzido pela corrente de fuga destr\u00f3i a resolu\u00e7\u00e3o de energia do detector.\u00a0Lembre-se, a diferen\u00e7a de banda (uma dist\u00e2ncia entre a\u00a0val\u00eancia e a banda de condu\u00e7\u00e3o<\/a>\u00a0) \u00e9 muito baixa para o germ\u00e2nio (Egap = 0,67 eV).\u00a0O resfriamento at\u00e9 a temperatura do nitrog\u00eanio l\u00edquido (-195,8 \u00b0 C; -320 \u00b0 F) reduz as excita\u00e7\u00f5es t\u00e9rmicas dos el\u00e9trons de val\u00eancia, de modo que apenas uma intera\u00e7\u00e3o de raios gama pode fornecer ao el\u00e9tron a energia necess\u00e1ria para atravessar o intervalo da banda e alcan\u00e7ar a banda de condu\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

Portanto, os\u00a0detectores HPGe<\/strong>\u00a0geralmente s\u00e3o equipados com um\u00a0criostato<\/strong>\u00a0.\u00a0Os cristais de germ\u00e2nio s\u00e3o mantidos dentro de um recipiente de metal evacuado, conhecido como\u00a0suporte<\/strong>\u00a0do\u00a0detector<\/strong>\u00a0.\u00a0O suporte do detector e a “tampa” s\u00e3o finos para evitar a atenua\u00e7\u00e3o de f\u00f3tons de baixa energia.\u00a0O suporte \u00e9 geralmente feito de alum\u00ednio e normalmente tem 1 mm de espessura.\u00a0A tampa tamb\u00e9m \u00e9 geralmente feita de alum\u00ednio.\u00a0O cristal HPGe dentro do suporte est\u00e1 em contato t\u00e9rmico com uma haste de metal chamada\u00a0dedo frio<\/strong>\u00a0.\u00a0O dedo frio transfere o calor do conjunto do detector para o\u00a0reservat\u00f3rio de\u00a0nitrog\u00eanio l\u00edquido (LN\u00a02<\/sub>\u00a0).\u00a0A combina\u00e7\u00e3o do recipiente de metal a v\u00e1cuo, o\u00a0dedo frio<\/strong>\u00a0e o\u00a0bal\u00e3o Dewar<\/strong>para o nitrog\u00eanio l\u00edquido criog\u00eanico \u00e9 chamado o\u00a0criostato<\/strong>.\u00a0O pr\u00e9-amplificador do detector de germ\u00e2nio \u00e9 normalmente inclu\u00eddo como parte do pacote de criostato.\u00a0Como o pr\u00e9-amplificador deve estar localizado o mais pr\u00f3ximo poss\u00edvel, para que a capacit\u00e2ncia geral possa ser minimizada, o pr\u00e9-amplificador \u00e9 instalado juntos.\u00a0Os est\u00e1gios de entrada do pr\u00e9-amplificador tamb\u00e9m s\u00e3o resfriados.\u00a0O dedo frio se estende al\u00e9m do limite de v\u00e1cuo do criostato para um bal\u00e3o Dewar que \u00e9 preenchido com nitrog\u00eanio l\u00edquido.\u00a0A imers\u00e3o do dedo frio no nitrog\u00eanio l\u00edquido mant\u00e9m o cristal HPGe a uma temperatura baixa constante.\u00a0A temperatura do nitrog\u00eanio l\u00edquido \u00e9 mantida constante a 77 K (-195,8 \u00b0 C; -320 \u00b0 F) por ebuli\u00e7\u00e3o lenta do l\u00edquido, resultando na evolu\u00e7\u00e3o do g\u00e1s nitrog\u00eanio.\u00a0Dependendo do tamanho e design, o tempo de espera dos frascos a v\u00e1cuo varia de algumas horas a algumas semanas.<\/p>\n

O resfriamento com nitrog\u00eanio l\u00edquido \u00e9 inconveniente, pois o detector requer horas para esfriar at\u00e9 a temperatura operacional antes de poder ser usado e n\u00e3o pode aquecer durante o uso.\u00a0Os detectores HPGe podem aquecer at\u00e9 a temperatura ambiente\u00a0quando n\u00e3o estiverem em uso<\/strong>\u00a0.\u00a0Deve-se notar que nunca foi poss\u00edvel aquecer os cristais de Ge (Li), pois o l\u00edtio flutuava para fora do cristal, arruinando o detector.<\/p>\n

Tornaram-se dispon\u00edveis sistemas comerciais que utilizam\u00a0t\u00e9cnicas avan\u00e7adas de refrigera\u00e7\u00e3o<\/strong>\u00a0(por exemplo, um\u00a0\u00a0resfriador de tubo de pulso<\/strong>\u00a0) para eliminar a necessidade de resfriamento com nitrog\u00eanio l\u00edquido.\u00a0Este sistema de refrigera\u00e7\u00e3o \u00e9 um criostato el\u00e9trico,\u00a0completamente\u00a0livre de\u00a0LN\u00a02<\/sub><\/strong>\u00a0.<\/p>\n

Veja tamb\u00e9m: Detectores de germ\u00e2nio, MIRION Technologies.\u00a0<dispon\u00edvel em: https:\/\/www.mirion.com\/products\/germanium-detectors>.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Este artigo \u00e9 baseado na tradu\u00e7\u00e3o autom\u00e1tica do artigo original em ingl\u00eas. Para mais informa\u00e7\u00f5es, consulte o artigo em ingl\u00eas. Voc\u00ea pode nos ajudar. Se voc\u00ea deseja corrigir a tradu\u00e7\u00e3o, envie-a para: translations@nuclear-power.com ou preencha o formul\u00e1rio de tradu\u00e7\u00e3o on-line. Agradecemos sua ajuda, atualizaremos a tradu\u00e7\u00e3o o mais r\u00e1pido poss\u00edvel. Obrigado.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Para obter a m\u00e1xima efici\u00eancia, os detectores HPGe devem operar em temperaturas muito baixas.\u00a0Portanto, os detectores HPGe geralmente s\u00e3o equipados com um criostato.\u00a0Arrefecimento de detectores HPGe Detector HPGe com criostato LN2 Fonte: canberra.com Detectores de germ\u00e2nio de alta pureza\u00a0(\u00a0detectores\u00a0HPGe\u00a0) s\u00e3o a melhor solu\u00e7\u00e3o para\u00a0espectroscopia\u00a0precisa de\u00a0raios gama e raios-x\u00a0.\u00a0Em compara\u00e7\u00e3o com os\u00a0detectores de sil\u00edcio\u00a0, o\u00a0germ\u00e2nio\u00a0\u00e9 muito … Ler mais<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[51],"tags":[],"yoast_head":"\nO que \u00e9 o Criostato LN2 - Resfriamento de Detectores HPGe - Defini\u00e7\u00e3o<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Para obter a m\u00e1xima efici\u00eancia, os detectores HPGe devem operar em temperaturas muito baixas. 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