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半導體探測器
輻射探測器
簡(jiǎn)介
以半導體材料為探測介質(zhì)的輻射探測器。最通用的半導體材料是鍺和硅，其基本原理與氣體電離室相類(lèi)似，故又稱(chēng)固體電離室。
半導體探測器的前身可以認為是晶體計數器。早在1926年就有人發(fā)現某些固體電介質(zhì)在核輻射下產(chǎn)生電導現象。后來(lái)，相繼出現了氯化銀、金剛石等晶體計數器。但是，由于無(wú)法克服晶體的極化效應問(wèn)題，迄今為止只有金剛石探測器可以達到實(shí)用水平。半導體探測器發(fā)現較晚，1949年開(kāi)始有人用α 粒子照射鍺半導體點(diǎn)接觸型二極管時(shí)發(fā)現有電脈沖輸出。到1958年才出現第一個(gè)金硅面壘型探測器。直至60年代初，鋰漂移型探測器研制成功后，半導體探測器才得到迅速的發(fā)展和廣泛應用。
半導體探測器也有兩個(gè)電極，并加有一定的偏壓。當入射粒子進(jìn)入半導體探測器的靈敏區時(shí)，即產(chǎn)生電子-空穴對。然后，電子與空穴在電場(chǎng)作用下分別向兩極運動(dòng)，并被電極收集而給出電脈沖。但在半導體探測器中，入射粒子產(chǎn)生一個(gè)電子－空穴對所需消耗的平均能量為氣體電離室產(chǎn)生一個(gè)離子對所需消耗的十分之一左右。這就是半導體探測器具有很高能量分辨率的主要原因。半導體探測器的靈敏區應是接近理想的半導體材料，而實(shí)際上一般的半導體材料都有較高的雜質(zhì)濃度。因此，為了做出合乎要求的探測器，就必須對雜質(zhì)進(jìn)行補償或提高半導體單晶的純度。通常使用的半導體探測器主要有結型、面壘型、鋰漂移型和高純鍺等幾種類(lèi)型。
（１）金硅面壘型，在一塊n型硅單晶片上噴涂一層金膜，在金硅交界面附近形成一個(gè)高阻區。
（2)鍺（或硅）-鋰漂移型，使適量的鋰均勻地漂移進(jìn)一塊p型鍺（或硅）單晶，形成髙阻區。
結型探測器
結構類(lèi)似結型半導體二極管，但用于探測粒子時(shí)要加上足夠的反向偏壓。這時(shí)電子和空穴背著(zhù)PN結移動(dòng)而形成靈敏區。結型探測器一般采用硅單晶。這是因硅具有較大的禁帶寬度，可用以保證在室溫下工作時(shí)有足夠小的漏電流。此外它的靈敏層厚度一般只有1毫米左右，故只適于探測穿透力較小的帶電粒子。
面壘型探測器
鋰漂移型探測器
為了探測穿透能力較強的γ射線(xiàn)，要求探測器有更大的靈敏區。這種效果通常是使鋰漂移進(jìn)入P型半導體材料，進(jìn)行補償而獲得。由于鍺比硅對γ射線(xiàn)有更高的探測效率，故一般采用鍺（鋰）漂移探測器。這種探測器的靈敏體積可大于200厘米3。但是，由于其死層較厚，故在探測較低能量的X射線(xiàn)時(shí)，往往采用硅（鋰）漂移探測器。鋰漂移型探測器的另一個(gè)特點(diǎn)，是當它被用來(lái)探測X及γ射線(xiàn)時(shí)必須保持在低溫(77K)和真空中工作。
高純鍺探測器
隨著(zhù)鍺半導體材料提純技術(shù)的進(jìn)展，已可直接用超純鍺材料制備輻射探測器。它具有工藝簡(jiǎn)單、制造周期短和可在室溫下保存等優(yōu)點(diǎn)。用超純鍺材料還便于制成X、γ射線(xiàn)探測器，既可做成很大靈敏體積，又有很薄的死層，可同時(shí)用來(lái)探測X和γ射線(xiàn)。高純鍺探測器發(fā)展很快，有逐漸取代鍺（鋰）探測器的趨勢。
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