{"id":21701,"date":"2020-07-21T11:51:23","date_gmt":"2020-07-21T11:51:23","guid":{"rendered":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/o-que-e-detector-de-germanio-principio-de-operacao-definicao\/"},"modified":"2020-07-21T11:51:23","modified_gmt":"2020-07-21T11:51:23","slug":"o-que-e-detector-de-germanio-principio-de-operacao-definicao","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/pt-br\/o-que-e-detector-de-germanio-principio-de-operacao-definicao\/","title":{"rendered":"O que \u00e9 Detector de Germ\u00e2nio &#8211; Princ\u00edpio de Opera\u00e7\u00e3o &#8211; Defini\u00e7\u00e3o"},"content":{"rendered":"<div class=\"su-quote su-quote-style-default\">\n<div class=\"su-quote-inner su-u-clearfix su-u-trim\">Detector de germ\u00e2nio &#8211; princ\u00edpio de opera\u00e7\u00e3o.\u00a0A opera\u00e7\u00e3o dos detectores de semicondutores \u00e9 resumida nos seguintes pontos: A radia\u00e7\u00e3o ionizante entra no volume sens\u00edvel (cristal de germ\u00e2nio) \u2026\u2026 Dosimetria de radia\u00e7\u00e3o<\/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\/2019\/12\/HPGe-Detector-Germanium-300x204.png\" alt=\"Detector HPGe - Germ\u00e2nio\" width=\"300\" height=\"204\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/HPGe-Detector-Germanium-300x204.png\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-26112\" class=\"wp-caption-text\">Detector HPGe com criostato LN2 Fonte: canberra.com<\/figcaption><\/figure>\n<p><strong>Os detectores de semicondutores \u00e0 base de germ\u00e2nio<\/strong>\u00a0s\u00e3o mais comumente usados \u200b\u200bonde\u00a0\u00e9 necess\u00e1ria uma\u00a0<strong>resolu\u00e7\u00e3o muito boa de energia<\/strong>\u00a0, especialmente para\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/gamma-spectroscopy\/\"><strong>espectroscopia gama<\/strong><\/a>\u00a0, bem como espectroscopia de raios-x.\u00a0Na espectroscopia gama, o germ\u00e2nio \u00e9 preferido devido ao seu n\u00famero at\u00f4mico ser muito maior que o sil\u00edcio e aumentar a probabilidade de intera\u00e7\u00e3o com raios gama.\u00a0Al\u00e9m disso, o germ\u00e2nio possui menor energia m\u00e9dia necess\u00e1ria para criar um par de el\u00e9trons-orif\u00edcios, que \u00e9 3,6 eV para sil\u00edcio e 2,9 eV para germ\u00e2nio.\u00a0Isso tamb\u00e9m fornece ao \u00faltimo uma melhor resolu\u00e7\u00e3o em energia.\u00a0Por outro lado, para obter a m\u00e1xima efici\u00eancia, os detectores devem 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<h2>Detector de germ\u00e2nio &#8211; princ\u00edpio de opera\u00e7\u00e3o<\/h2>\n<p>A opera\u00e7\u00e3o dos detectores de semicondutores \u00e9 resumida nos seguintes pontos:<\/p>\n<ul>\n<li><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/radiation\/ionizing-radiation\/\">A radia\u00e7\u00e3o ionizante<\/a>\u00a0entra no volume sens\u00edvel (\u00a0<strong>cristal de germ\u00e2nio<\/strong>\u00a0) do detector e interage com o material semicondutor.<\/li>\n<li>O f\u00f3ton de alta energia que passa pelo detector ioniza os \u00e1tomos do semicondutor, produzindo os\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/semiconductor-detectors\/what-are-semiconductors-properties-of-semiconductors\/electron-hole-pair\/\">pares el\u00e9tron-buraco<\/a>\u00a0.\u00a0O n\u00famero de pares el\u00e9tron-buraco \u00e9 proporcional \u00e0 energia da radia\u00e7\u00e3o para o semicondutor.\u00a0Como resultado, um n\u00famero de el\u00e9trons \u00e9 transferido da banda de val\u00eancia para a banda de condu\u00e7\u00e3o e um n\u00famero igual de orif\u00edcios \u00e9 criado na banda de val\u00eancia.<\/li>\n<li>Como o germ\u00e2nio pode ter uma espessura sens\u00edvel e esgotada de cent\u00edmetros, eles s\u00e3o capazes de\u00a0<strong>absorver totalmente os f\u00f3tons de alta energia<\/strong>\u00a0\u00a0(at\u00e9 alguns MeV).<\/li>\n<li>Sob a influ\u00eancia de um campo el\u00e9trico, el\u00e9trons e buracos viajam para os eletrodos, onde resultam em um pulso que pode ser medido em um circuito externo.<\/li>\n<li>Esse pulso carrega informa\u00e7\u00f5es sobre a energia da radia\u00e7\u00e3o incidente original.\u00a0O n\u00famero desses pulsos por unidade de tempo tamb\u00e9m fornece informa\u00e7\u00f5es sobre a intensidade da radia\u00e7\u00e3o.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Em todos os casos, um f\u00f3ton deposita uma parte de sua energia ao longo do caminho e pode ser absorvido totalmente.\u00a0A absor\u00e7\u00e3o total de um f\u00f3ton de 1 MeV produz cerca de 3 x 10\u00a0<sup>5<\/sup>\u00a0pares de furos de el\u00e9trons.\u00a0Este valor \u00e9 menor em compara\u00e7\u00e3o com o n\u00famero total de portadores livres em de 1 cm\u00a0<sup>3\u00a0<\/sup><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/semiconductor-detectors\/types-of-semiconductors\/intrinsic-semiconductor-pure-semiconductor\/\">semicondutor intr\u00ednseco<\/a>\u00a0.\u00a0As part\u00edculas que passam pelo detector ionizam os \u00e1tomos do semicondutor, produzindo os pares el\u00e9tron-buraco.\u00a0Mas em detectores \u00e0 base de germ\u00e2nio \u00e0 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>a excita\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica<\/strong><\/a>\u00a0\u00e9 dominante.\u00a0\u00c9 causada por impurezas, irregularidades na estrutura ou\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 fortemente da\u00a0<sub>diferen\u00e7a<\/sub>\u00a0E(uma dist\u00e2ncia entre a val\u00eancia e a banda de condu\u00e7\u00e3o), que \u00e9 muito baixa para o germ\u00e2nio (Egap = 0,67 eV).\u00a0Como a excita\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica resulta no ru\u00eddo do detector, \u00e9 necess\u00e1rio um resfriamento ativo para alguns tipos de semicondutores (por exemplo, germ\u00e2nio).<\/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=\"Germ\u00e2nio - semicondutor\" 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>Observe que uma\u00a0amostra de\u00a01 cm\u00a0<sup>3<\/sup>\u00a0de germ\u00e2nio puro a 20 \u00b0 C cont\u00e9m cerca de 4,2 \u00d7 10\u00a0<sup>22<\/sup>\u00a0\u00e1tomos, mas tamb\u00e9m cont\u00e9m cerca de 2,5 x 10\u00a0<sup>13<\/sup>\u00a0el\u00e9trons livres e 2,5 x 10\u00a0<sup>13<\/sup>\u00a0orif\u00edcios gerados constantemente a partir da energia t\u00e9rmica.\u00a0Como pode ser visto, a rela\u00e7\u00e3o sinal-ru\u00eddo (S \/ N) seria m\u00ednima (comparar com 3 x 10\u00a0<sup>5<\/sup>\u00a0pares de electr\u00e3o-lacuna).\u00a0A adi\u00e7\u00e3o de 0,001% de ars\u00eanico (uma impureza) doa um extra de 10\u00a0<sup>17<\/sup>el\u00e9trons livres no mesmo volume e a condutividade el\u00e9trica \u00e9 aumentada em um fator de 10.000. No material dopado, a rela\u00e7\u00e3o sinal \/ ru\u00eddo (S \/ N) seria ainda menor. Como o germ\u00e2nio possui um intervalo de banda relativamente baixo, esses detectores devem ser resfriados para reduzir a gera\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica de portadores de carga (portanto, reverter a corrente de fuga) para um n\u00edvel aceit\u00e1vel. Caso contr\u00e1rio, o ru\u00eddo induzido pela corrente de fuga destr\u00f3i a resolu\u00e7\u00e3o de energia do detector.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<h3><span>Aplica\u00e7\u00e3o de detectores de germ\u00e2nio &#8211; espectroscopia gama<\/span><\/h3>\n<p><span>Como foi escrito, o estudo e a an\u00e1lise de espectros de raios gama para uso cient\u00edfico e t\u00e9cnico s\u00e3o chamados espectroscopia gama, e os espectr\u00f4metros de raios gama s\u00e3o os instrumentos que observam e coletam esses dados.\u00a0Um espectr\u00f4metro de raios gama (GRS) \u00e9 um dispositivo sofisticado para medir a distribui\u00e7\u00e3o de energia da radia\u00e7\u00e3o gama.\u00a0Para a medi\u00e7\u00e3o de raios gama acima de v\u00e1rias centenas de keV, existem duas categorias de detectores de grande import\u00e2ncia:\u00a0\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/scintillation-counter-scintillation-detector\/naitl-scintillators\/\"><strong><span>cintiladores inorg\u00e2nicos como NaI (Tl)<\/span><\/strong><\/a><span>\u00a0\u00a0e\u00a0\u00a0<\/span><strong><span>detectores semicondutores<\/span><\/strong><span>.\u00a0Nos artigos anteriores, descrevemos a espectroscopia gama usando um detector de cintila\u00e7\u00e3o, que consiste em um cristal cintilador adequado, um tubo fotomultiplicador e um circuito para medir a altura dos pulsos produzidos pelo fotomultiplicador.\u00a0As vantagens de um contador de cintila\u00e7\u00e3o s\u00e3o sua efici\u00eancia (tamanho grande e alta densidade) e as altas taxas de precis\u00e3o e contagem poss\u00edveis.\u00a0Devido ao alto n\u00famero at\u00f4mico de iodo, um grande n\u00famero de todas as intera\u00e7\u00f5es resultar\u00e1 na absor\u00e7\u00e3o completa da energia dos raios gama, de modo que a fra\u00e7\u00e3o fotogr\u00e1fica 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 do 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: Legenda: Compara\u00e7\u00e3o dos espectros de NaI (Tl) e HPGe para o cobalto-60.\u00a0Fonte: Radiois\u00f3topos e metodologia de radia\u00e7\u00e3o I, II.\u00a0Soo Hyun Byun, notas de aula.\u00a0Universidade McMaster, Canad\u00e1.<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<p><span>Mas, se\u00a0\u00a0for necess\u00e1ria\u00a0uma\u00a0\u00a0<\/span><strong><span>resolu\u00e7\u00e3o perfeita de energia<\/span><\/strong><span>\u00a0, precisamos usar\u00a0\u00a0<\/span><strong><span>um detector \u00e0 base de germ\u00e2nio<\/span><\/strong><span>\u00a0, como o\u00a0\u00a0<\/span><strong><span>detector HPGe<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Os detectores de semicondutores \u00e0 base de germ\u00e2nio s\u00e3o mais comumente usados \u200b\u200bonde \u00e9 necess\u00e1ria uma resolu\u00e7\u00e3o de energia muito boa, especialmente para\u00a0\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/gamma-spectroscopy\/\"><strong><span>espectroscopia gama<\/span><\/strong><\/a><span>\u00a0, bem como\u00a0\u00a0<\/span><strong><span>espectroscopia de raios-x<\/span><\/strong><span>.\u00a0Na espectroscopia gama, o germ\u00e2nio \u00e9 preferido devido ao seu n\u00famero at\u00f4mico ser muito maior que o sil\u00edcio e aumentar a probabilidade de intera\u00e7\u00e3o com raios gama.\u00a0Al\u00e9m disso, o germ\u00e2nio possui menor energia m\u00e9dia necess\u00e1ria para criar um par de el\u00e9trons-orif\u00edcios, que \u00e9 3,6 eV para sil\u00edcio e 2,9 eV para germ\u00e2nio.\u00a0Isso tamb\u00e9m fornece ao \u00faltimo uma melhor resolu\u00e7\u00e3o em energia.\u00a0O FWHM (largura total na metade do m\u00e1ximo) para detectores de germ\u00e2nio \u00e9 uma fun\u00e7\u00e3o da energia.\u00a0Para um f\u00f3ton de 1,3 MeV, o FWHM \u00e9 de 2,1 keV, o que \u00e9 muito baixo.<\/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 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","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Detector de germ\u00e2nio &#8211; princ\u00edpio de opera\u00e7\u00e3o.\u00a0A opera\u00e7\u00e3o dos detectores de semicondutores \u00e9 resumida nos seguintes pontos: A radia\u00e7\u00e3o ionizante entra no volume sens\u00edvel (cristal de germ\u00e2nio) \u2026\u2026 Dosimetria de radia\u00e7\u00e3o Detector HPGe com criostato LN2 Fonte: canberra.com Os detectores de semicondutores \u00e0 base de germ\u00e2nio\u00a0s\u00e3o mais comumente usados \u200b\u200bonde\u00a0\u00e9 necess\u00e1ria uma\u00a0resolu\u00e7\u00e3o muito boa de &#8230; <a title=\"O que \u00e9 Detector de Germ\u00e2nio &#8211; Princ\u00edpio de Opera\u00e7\u00e3o &#8211; Defini\u00e7\u00e3o\" class=\"read-more\" href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/pt-br\/o-que-e-detector-de-germanio-principio-de-operacao-definicao\/\" aria-label=\"More on O que \u00e9 Detector de Germ\u00e2nio &#8211; Princ\u00edpio de Opera\u00e7\u00e3o &#8211; Defini\u00e7\u00e3o\">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":"<!-- This site is optimized with the Yoast SEO plugin v15.4 - https:\/\/yoast.com\/wordpress\/plugins\/seo\/ -->\n<title>O que \u00e9 Detector de Germ\u00e2nio - Princ\u00edpio de Opera\u00e7\u00e3o - Defini\u00e7\u00e3o<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Detector de germ\u00e2nio - princ\u00edpio de opera\u00e7\u00e3o. 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