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.
Halvledare som
kärnpartikeldetektorer
Civilingenjör Alexander Lauber, Nyköping
De första försöken att använda halvledare för
detektering av laddade partiklar1 gjordes 1949,
men först i slutet på 1950-talet fick tekniken en
mera allmän spridning. Sedan dess har
utvecklingen gått snabbt och i dag kan praktiskt taget
alla typer av radioaktiv strålning mätas med
halvledardetektorer2.
Den fysikaliska bakgrunden
När en laddad partikel tränger in i en
halvledare, förlorar den energi genom att jonisera
_ 100
Fig. 1. Nomogram för kiselhalvledardetektorer; V
förspänning, w rymdladdningsområdets djup, C
detektorns kapacitans, on resistivitet för n-Iedande
kisel, N störämneshalt (donatorer eller acceptorer),
Qp resistivitet för p-tedande kisel.
621.315.59 : 539.1.074
atomerna. Därvid uppstår ett hål för varje
frigjord elektron. Bägge kan betraktas som fria
laddningsbärare. Om man i halvledaren alstrar
ett elektriskt fält, kommer laddningsbärarna att
förflytta sig, och om de kan samlas upp på
lämpligt sätt kommer deras samlade laddning
att vara ett mått på den energi som partikeln
förlorat i halvledaren.
För att denna princip skall kunna tillämpas
vid detektering av kärnpartiklar får
laddningsbärarna icke absorberas på sin väg genom
de-tektormaterialet, dvs. deras livslängd skall vara
stor i jämförelse med den tid som de behöver
för att genomkorsa detektorn.
Vidare måste halvledaren ha hög resistivitet.
Spänningen över detektorn ger nämligen en
läckström vars fluktuationer liknar pulser från
laddade partiklar. För att detektorn skall
fungera väl måste dessa fluktuationer vara små i
jämförelse med partikelpulserna. De av
kärnpartiklar alstrade pulserna är små; en
alfapartikel med 5 MeV energi ger t.ex. en ström på
några mikroampere under 0,1 us. Skall
läck-strömmens fluktuationer bli små i jämförelse
härmed krävs att halvledaren har mycket hög
resistivitet, 10s ohmcm eller högre.
Då laddningsbärarnas livslängd i första hand
beror på perfektionen hos detektormaterialet
blir den stor nog om man använder
enkristal-ler för detektortillverkningen, men det är då
svårt att uppnå tillräckligt hög resistivitet. Man
kan emellertid lösa problemet med nedkylning.
Vid 20°K blir resistiviteten för t.ex. kisel ca
1010 ohmcm.
Dylika detektorer benämnes homogena
halvledardetektorer.
Den elegantaste lösningen får man dock
genom att utnyttja en p-n-övergång i en
halvledare. Vid en sådan uppstår som bekant ett
ca 10 ,|xm djupt rymdlad-dningsområde och en
potentialbarriär på ca 0,6 V. Inom
rymdladd-ningsområdet finns ett kraftigt, icke likformigt
elektriskt fält; fältstyrkans medelvärde är
några hundra voit per centimeter.
Om p-n-övergången förspänns med en
spänning av samma tecken som potentialbarriären
kommer denna att höjas liksom fältstyrkan i
rymdladdningsområdet. Samtidigt breddas det-
TEKNISK TIDSKRIFT 1962 H. 41 j[129
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
