Устройство прибора, принципиальная схема работы

В основе полупроводникового гамма – спектрометра лежит полупроводниковый детектор гамма – излучения. Формирование электрического импульса с детектора происходит в несколько этапов.

На первом этапе в полупроводнике возникают свободные носители заряда. Т.к. гамма – кванты электрически нейтральны, то непосредственная их регистрация невозможна. При прохождении гамма – кванта, квант может либо рассеяться на электроне, либо поглотиться; образование пар маловероятно, т. к. энергия, рассматриваемого нами КХ – излучения, обычно меньше порогового значения образования пар. В любом случае в полупроводнике возникают быстрые электроны, которые выбивают другие электроны в каскадном процессе ударной ионизации из различных энергетических зон, в том числе и самых глубоких. Этот процесс продолжается до тех пор, пока энергия частицы не станет меньше некоторого порогового значения, примерно равного 1,5 , где - ширина запрещённой зоны. Эта стадия длится примерно , что сравнимо со временем замедления частицы в веществе.

На втором этапе в результате различных взаимодействий электронов с кристаллической решёткой электроны «падают» на дно зоны проводимости, а дырки поднимаются к верхнему краю валентной зоны, т.е. в системе устанавливается состояние с минимальной энергией. Вторая стадия также длится в среднем , и затем распределение скоростей носителей заряда становится тепловым. Т.о. генерация и замедление носителей до тепловых скоростей заканчивается вместе с замедлением ионизирующей частицы.

На следующей стадии с помощью внешнего электрического поля, подведённого к электродам, собирают носители заряда, и полученный импульс тока поступает далее на схему анализа. Следует отметить, что наряду с процессом генерации носителей заряда происходит и обратный процесс их рекомбинации, характеризующийся временем жизни носителей . Следовательно, для хорошей работы детектора необходимо, чтобы время сбора заряда было много меньше . Также следует учесть, что входная цепь анализирующей цепи характеризуется своим временем релаксации и, очевидно, чтобы измерительная цепь не искажала сигнал, необходимо чтобы время сбора заряда было меньше .

Блок – схема простейшего гамма – спектрометра.

Рис. 1

Он состоит из полупроводникового детектора, обычно помещаемого в экран, который служит защитой от внешнего фонового излучения, согласующего блока (предусилителя), линейного усилителя импульсов и многоканального амплитудного анализатора. Энергия зарегистрированного γ – кванта определяется по высоте амплитуды импульса снимаемого с выхода детектора.