Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1962, H. 42 - Halvledare som kärnpartikeldetektorer, av Alexander Lauber
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
lig yta större än 4—5 cnr. Den känsliga ytans
små dimensioner medför att den geometriska
’effektiviteten i de flesta fallen blir
otillfredsställande. Man kan naturligtvis parallellkoppla
ett antal detektorer. Upplösningen försämras
dock med växande känslig yta, och detta gäller
även vid parallellkoppling av detektorer.
Halvledardetektorernas låga bakgrund gör
dem väl lämpade för monitering eller
spektro-skopisk analys av mycket svaga men kritiska
a-aktiviteter inom biologi och hälsofysik.
Detektering av andra tunga, laddade partiklar
Protoner, deuteroner, tritoner och
fissionspartiklar mäts med halvledardetektorer på samma
sätt som a-partiklar. Metoder och resultat är
snarlika. Såväl spektrometri som räkning kan
utföras. Lättare partiklar har större räckvidd,
och därför måste detektorns känsliga skikt
göras djupare, dvs. förspänningen måste ökas. Om
man med en 1 000 ohmcm ytbarriärdetektor
skall mäta 5 MeV a-partiklar spektrometriskt,
räcker 2 V förspänning, för 5 MeV protoner
fordras 175 V.
Vid detektering av fissionsprodukter, som har
extremt liten räckvidd, är det av största
betydelse att detektorns fönster är så tunt som
möjligt. Det har vid mätning på fissionsprodukter
visat sig att proportionaliteten mellan
partikelenergi och pulshöjd icke alltid bibehålles4,
vilket antas bero på att den intensiva joniseringen
längs fissionspartikelns korta bana i detektorn
orsakar bildning av ett plasma som stör
elek-tron-hålparens uppsamling.
Detektering av neutroner
Halvledardetektorer reagerar blott för laddade
partiklar. De kan således ej direkt detektera
neutroner. Ifall dessa skall moniteras med en
halvledardetektor måste en "konverter"
användas, dvs. ett ämne som reagerar med neutroner
så att en tung, laddad partikel uppstår. Denna
påverkar sedan detektorn. Konvertermaterialet
placeras omedelbart intill detektorns känsliga
yta. Användbara reaktioner är i första hand
10B (n, a)7Li, °Li (n,a)3H, 3He (n, p)3H,
protonrekyler från en vätehaltig konverter samt
fissionsprodukter från en fissil konverter.
För neutronspektroskopi används
reaktionerna GLi (n, a)sH och sHe (n,p)3H. I bägge fallen
alstrar neutronen två lätta, laddade partiklar:
en a-partikel och en triton i förra fallet, en
proton och en triton i det senare. Reaktionen
är i bägge fallen exotermisk. När °Li är
konverter, fås en energiekvation av formen En +
+ 4,79 = Ex + Eh, där En är neutronens
energi, Ex a-partikelns, EH tritonens och 4,79 den
vid reaktionen frigjorda energin; när 3He är
konverter, fås En + 0,76 = Ep + EH. Om man
mäter summan av de alstrade partiklarnas
energi, får man ett mått på neutronens energi,
pius 4,79 respektive 0,76 MeV.
I praktiken placeras två halvledardetektorer
mycket nära varandra med de känsliga ytorna
vända mot varandra. Mellan dem placeras en
viss mängd 6Li eller 3He, den förra i form av
ett på den ena detektorn förångat skikt, den
senare i form av en gas i en behållare som
innesluter bägge detektorerna. Om man placerar
enheten på lämpligt sätt absorberas vid
neutronbestrålning den ena alstrade partikeln av
den ena detektorn och den andra av den andra
detektorn. Adderar man pulserna från bägge
detektorerna elektroniskt, erhålles den
önskade informationen.
Ibland detekteras blott en av de bägge
alstrade partiklarna, och vid högre neutronenergier
sker dessutom reaktioner i själva
detektorma-terialet. För att eliminera dylika icke
önskvärda pulser använder man koincidensteknik:
förstärkarens ingång öppnas blott om det
samtidigt uppstått en puls i båda detektorerna.
Mätningar av monoenergetiska neutroner i
energiområdet 0—5 MeV har gett mycket goda
resultat. Upplösningar av storleksordningen
150 keV har angivits.
Detektering av elektroner
Elektroners räckvidd i kisel är mycket större
än a-partiklars eller protoners, fig. 2. Vill man
detektera elektroner (,5-partiklar) med gott
resultat, måste en detektor med djupt känsligt
skikt stå till förfogande. En detektor av
n-le-dande kisel med 1 000 ohmcm resistivitet
måste t.ex. förspännas med 2 kV för att det
känsliga skiktets djup skall motsvara räckvidden hos
0,5 MeV elektroner.
Man har nyligen framställt
ytbarriärdetekto-rer som tål 3—4 kV förspänning, och man kan
därför få känsliga skikt på upp till 1,5 mm
djup. Dessa detektorer lämpar sig väl för
ß-spektroskopi och har vid rumstemperatur gett
upplösningar av storleksordningen 16 keV för
1 MeV elektroner2.
Dock finns en annan, synnerligen elegant
metod att åstadkomma halvledardetektorer med
djupa känsliga skikt. Litium i kisel beter sig
som en donator. Om man diffunderar in litium
i en p-ledande kiselkristall, uppstår en
p-n-övergång nära den sida från vilken
indiffusio-nen skett. Genom att förspänna dioden och
värma den uppnår man att litiumatomerna, under
det elektriska fältets inverkan, förflyttar sig så
att de "kompenserar" den p-ledande delen av
kiselkristallen. Det kan visas5’6 att det runt
p-n-övergången bildas ett
rymdladdningsområ-de av samma slag som vid andra
halvledardetektorer, men som redan vid måttlig
förspänning kan fås att omfatta hela det kompenserade
skiktet. Teoretiskt sett lär skiktdjup på 1 cm
eller mera vara möjliga; 6 mm är dock det
högsta värde som hittills angivits i litteraturen.
Detektering av g ammastrålning
Halvledardetektorer lämpar sig på sitt
nuvarande utvecklingsstadium föga för detektering
av y-strålning. Även med de djupaste känsliga
skikten fås otillfredsställande resultat. Orsaken
är v-strålningens stora
genomträngningsförmå-ga. Fotonerna förlorar i regel blott en liten del
av sin energi i detektorns känsliga skikt;
fo-toner som absorberas helt är en sällsynthet.
1166 TEKNISK TIDSKRIFT 1 962 H. 40
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
