detector de semiconductores
Un detector de semiconductores en la física de detección de radiación ionizante es un dispositivo que utiliza un semiconductor (generalmente silicio o germanio ) para medir el efecto de partículas o fotones cargados incidentes.
Los detectores de semiconductores encuentran una amplia aplicación para la protección contra la radiación , la espectrometría de rayos X y gamma y como detectores de partículas .
En los detectores de semiconductores, la radiación ionizante se mide por el número de portadores de carga liberados en el material del detector que está dispuesto entre dos electrodos , por la radiación. La radiación ionizante produce electrones libres y huecos para electrones . El número de pares electrón-hueco es proporcional a la energía de la radiación al semiconductor. Como resultado, se transfiere una cantidad de electrones de la banda de valencia a la banda de conducción y se crea la misma cantidad de huecos en la banda de valencia. Bajo la influencia de un campo eléctrico , los electrones y los huecos viajan a los electrodos, donde dan como resultado un pulso que se puede medir en un exterior.circuito , como se describe en el teorema de Shockley-Ramo . Los agujeros viajan en la dirección opuesta y también se pueden medir. Como se conoce la cantidad de energía necesaria para crear un par electrón-hueco, y es independiente de la energía de la radiación incidente, medir el número de pares electrón-hueco permite determinar la intensidad de la radiación incidente. [1]
La energía requerida para producir pares electrón-hueco es muy baja en comparación con la energía requerida para producir pares de iones en un detector de gas. En consecuencia, en los detectores de semiconductores la variación estadística de la altura del pulso es menor y la resolución energética es mayor. Como los electrones viajan rápido, la resolución temporal también es muy buena y depende del tiempo de subida . [2] En comparación con los detectores de ionización gaseosa , la densidad de un detector de semiconductores es muy alta y las partículas cargadas de alta energía pueden emitir su energía en un semiconductor de dimensiones relativamente pequeñas.
La mayoría de los detectores de partículas de silicio funcionan, en principio, dopando tiras de silicio estrechas (generalmente alrededor de 100 micrómetros de ancho) para convertirlas en diodos , que luego tienen polarización inversa . A medida que las partículas cargadas pasan a través de estas tiras, provocan pequeñas corrientes de ionización que pueden detectarse y medirse. La disposición de miles de estos detectores alrededor de un punto de colisión en un acelerador de partículas puede proporcionar una imagen precisa de los caminos que toman las partículas. Los detectores de silicio tienen una resolución mucho más alta en el seguimiento de partículas cargadas que las tecnologías más antiguas, como las cámaras de niebla o las cámaras de alambre.. El inconveniente es que los detectores de silicio son mucho más caros que estas tecnologías más antiguas y requieren un enfriamiento sofisticado para reducir las corrientes de fuga (fuente de ruido). También sufren degradación con el tiempo por la radiación , sin embargo esto puede reducirse en gran medida gracias al efecto Lázaro .
Los detectores de diamante tienen muchas similitudes con los detectores de silicio, pero se espera que ofrezcan ventajas significativas, en particular una alta dureza de radiación y corrientes de deriva muy bajas. En la actualidad son mucho más caros y más difíciles de fabricar.
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