Ю.А. Александров
Основы радиационной экологии
Учебное пособие. – Йошкар-Ола: Мар. гос. ун-т, 2007. – 268 с.
Раздел 1. Физические основы биологического действия ионизирующих излучений (ИИ)
1.8. Принципы работы радиометрической аппаратуры
1.8.2. Полупроводниковые детекторы
Они сходны с
ионизационными, но роль ионизационной камеры в этом случае выполняют твердые
полупроводники.
Полупроводники
– это кристаллические вещества, электропроводность которых при обычной
температуре имеет промежуточное значение между электропроводностью металлов (106-104 Ом-1/см-1) и диэлектриков (10-10-10-12 Ом-1/см-1). Под действием
радиоактивных частиц в полупроводниковых детекторах происходит переход
электронов из валентной зоны в зону проводимости. В результате образуются
свободные носители зарядов: электроны (п-проводимость) и дырки
(р-проводимость). Под действием внешнего электрического поля, приложенного к
полупроводнику, электроны и дырки притягиваются к соответствующим электродам,
обусловливая накопление заряда. Последний дает импульс напряжения, который
подается в усилительно-измерительную схему прибора.
В
качестве полупроводника в радиометрических приборах чаще всего применяют
монокристаллы германия. С его помощью регистрируют высокоэнергетические гамма-
и бета-лучи. Для регистрации альфа-частиц, низкоэнергетических гамма-квантов и
рентгеновских лучей используют кремниевые детекторы (монокристаллы кремния).
В
противоположность металлам, у которых электропроводность уменьшается с ростом
температуры, у полупроводников с увеличением этого параметра электропроводность
резко возрастает. Поэтому многие из полупроводниковых материалов требуют
сильного охлаждения при работе, что усложняет устройство приборов, их
эксплуатацию и удорожает их стоимость. Исследователи находятся в постоянном
поиске новых полупроводников, которые могут работать при обычных температурах.
К таким материалам относятся теллурид кадмия, арсенид галлия и йодид ртути,
которые уже используются в самых современных радиометрах и спектрометрах.
Поскольку плотность полупроводниковых материалов намного выше плотности газов,
то энергия поглощаемых частиц в них используется полнее, чем в ионизационных
камерах. Поэтому полупроводниковые детекторы обладают очень высокой разрешающей
способностью.
|