Detectori de radiații

Detectoare de radiaţii nucleare

Convertesc particulele incidente pe suprafaţa activă în semnal electric tip impulsuri.

După modul de interacţiune a radiaţiei cu partea activă a detectorului:

detectoare cu ionizare directă - camere de ionizare,

- contoare proporţionale,

- contoare Geiger – Muller,

detectoare cu semiconductoare,

detectoare cu ionizare indirectă (cu scintilaţie, Cerenkov, etc.).

Pentru radiaţiile X se folosesc:

detectoare umplute cu gaz,

tip numărător proporţional,

calorimetre,

plăci microcanal,

suprafeţe de fotodetectoare,

detectoare superconductoare cu joncţiune tunel, etc.

Caracteristicile specifice detectoarelor de radiaţii nucleare:

amplitudinea impulsului de ieşire,

viteza de numărare = raportul între nr. total de impulsuri şi timpul de măsurare,

putere de rezoluţie = nr. de impulsuri de ieşire în unitatea de timp,

eficacitate = raportul între nr. particule ce dau impulsuri la ieşire şi nr. particule incidente,

selectivitate faţă de radiaţie,

volumul sensibil al detectorului.

1. Detectoare semiconductoare de radiaţii nucleare

În funcţie de cristalul semiconductor folosit, detectoarele sunt:

omogene (n sau p) – sunt din material cu rezistivitate mare (>108cm), pentru a avea zgomot mic. Sunt folosite la detecţia particulelor penetrante.

heterogene (joncţiuni p-n) - sunt polarizate invers şi se deosebesc de joncţiunile diodelor uzuale, printr-o regiune de sarcină spaţială mai groasă apropiată de suprafaţă (pentru ca fereastra detectorului să aibă o grosime neglijabilă).

Timpul de răspuns este mic şi se poate micşora prin modificarea dimensiunilor geometrice ale joncţiunii.

Pentru detecţia radiaţiilor X de energie mică se folosesc fotodiode Schottky din Si, cu electrozi transparenţi şi acoperiri antireflectorizante.

Pentru detecţia radiaţiilor electromagnetice de mare energie şi a particulelor nucleare se foloseşte fotodioda PIN cu substraturi semiconductoare intrinseci. La tensiune de polarizare inversă mare, volumul detectorului e egal cu volumul dintre electrozi.

Se folosesc şi fotodiode cu avalanşă datorită câştigului intern mare, dar necesită circuite de procesare pentru control. Ca adaptor electronic se utilizează un convertor sarcină-tens. cu AO cu rezistenţă mare de intrare, cu TECMOS sauTECj.

Pentru detecţia radiaţiilor nucleare cu fototranzistoare bipolare e nevoie de joncţiune mare colector-bază.

Fotodiode pentru energii mari

Pentru detecţia radiaţiei de mare energie şi a particulelor nucleare se folosesc fotodiode PIN.

Materialele utilizate în construcţia lor:

Si (pentru energii mai mici) şi

Ge (pentru energii mai mari).

Se aleg cristale de mare puritate,

rezistivitate mare şi

concentraţie mică la defecte structurale.

Pentru a reduce concentraţia de dopant se folosesc ioni de Li.