آشکارسازهای نیمه هادی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به ناوبری پرش به جستجو
شناساگر ژرمانیم با خلوص بالا

آشکارساز نیمه هادی (انگلیسی: Semiconductor detector) در فیزیک آشکارسازی تابش‌های یون ساز، وسیله‌ای است که در آن از مواد نیمه هادی (اغلب سیلیکون یا ژرمانیوم) برای اندازه‌گیری اثر برخورد ذرات باردار یا فوتون‌ها استفاده می‌شود. آشکارسازهای نیمه هادی در طول دهه‌های اخیر کاربرد گسترده‌ای به ویژه برای آشکارسازی گاما و طیف‌سنجی اشعه ایکس و در آشکارسازهای ذرات، پیدا کرده‌اند.

مکانیزم آشکارسازی[ویرایش]

در آشکارسازهای نیمه هادی، تابش یون ساز توسط تعداد حامل‌های بار آزاد شده توسط تابش در مادهٔ آشکارسازی که مابین دو الکترود قرار داده شده است، اندازه‌گیری می‌شود. تابش یون ساز الکترون و حفرهٔ آزاد تولید می‌کند. تعداد جفت‌های الکترون-حفره متناسب با مقدار انرژی انتقالی از تابش به نیمه هادی است. در نتیجهٔ انتقال تعدادی از الکترون‌ها از باند ظرفیت به باند هدایت، به همان تعداد، حفره در باند ظرفیت ایجاد می‌شود (ظرفیت و باند انتقال). تحت تأثیر یک میدان الکتریکی، الکترون‌ها و حفره‌ها به سمت الکترودها حرکت کرده، و سبب ایجاد پالسی می‌شود که توسط یک مدار خارجی قابل اندازه‌گیری است و به «عنوان قضیه شاکلی-رامو» توصیف می‌شود. حفره‌ها جای خالی الکترون‌ها بوده و در خلاف جهت الکترون‌ها حرکت می‌کنند. از آنجایی که مقدار انرژی لازم جهت ایجاد یک جفت الکترون-حفره مشخص بوده و به انرژی تابش برخوردی وابسته نیست، می‌توان با اندازه‌گیری تعداد جفت الکترون - حفره‌ها، شدت تابش برخوردی را تعیین کرد. در آشکارسازهای نیمه هادی، انرژی لازم جهت تولید جفت الکترون-حفره در مقایسه با آشکارسازهای گازی بسیار کم است. در نتیجه، در آشکارسازهای نیمه هادی تنوع آماری ارتفاع پالس کوچکتر بوده و در نتیجه قدرت تفکیک انرژی بسیار بالاتر است. چون سرعت حرکت الکترون بسیار سریع است، رزولوشن زمانی نیز خوب بوده، و به زمان خیز وابسته است. در مقایسه با آشکارسازهای یونیزاسیون گاز، چگالی آشکارسازهای نیمه هادی بسیار بالا بوده و ذرات باردار با انرژی بالا می‌توانند انرژی خود را به یک نیمه هادی با ابعاد نسبتاً کوچک انتقال دهند.

جستارهای وابسته[ویرایش]

منابع[ویرایش]