Polovodičové detektory vodivostní pás záchytové nebo rekombinační centrum valenční pás
Polovodičové detektory pn přechod díry p typ n typ elektrony + + + depleted layer ~ 100 m
Polovodičové detektory pn přechod díry p typ n typ elektrony + + + depleted layer ~ 100 m HV + + + + + + + + + + + + HV p kontakt n kontakt
Ge(Li) Polovodičové detektory Z Si = 14 Si Z Ge = 32 fotoefekt ~ Z 5 60 větší pro Ge Li donor HV + + + + + + + + + + + + HV p kontakt n kontakt
Ge(Li) Polovodičové detektory HV + + + + + + + + + + + + HV p kontakt n kontakt
Ge(Li) Polovodičové detektory 137 Cs 137 Cs
Polovodičové detektory pn přechod díry elektrony p typ n typ + + + depleted layer ~ 100 m depleted layer = 8.85 10 15 Fcm 1 HV p kontakt + + + + + + + + + + + + HV n kontakt d 2U ec imp Ge: r = 16 e = 1.6 10 19 C U =1 10 3 V c imp = 10 10 cm 3 d = 0.4 cm
HPGe polovodičové detektory krystal vysoce čistého Ge (p typ) c imp < 10 10 cm 3 = 2 10 7 ppm zonální čištění nečistoty zůstávají v tavenině indukční cívky
HPGe polovodičové detektory planární konfigurace depleted region
HPGe polovodičové detektory koaxiální konfigurace np přechod na vnějším povrchu (vhodnější stačí menší HV) pn přechod na vnitřním povrchu ptyp ntyp
HPGe polovodičové detektory koaxiální konfigurace (ptyp) np přechod na vnějším povrchu detekuje s E > 50 kev (kvůli n + elektrodě na povrchu)
HPGe polovodičové detektory koaxiální HPGe detektor
HPGe polovodičové detektory koaxiální HPGe detektor (ptyp) n + kontakt p + kontakt
HPGe polovodičové detektory
HPGe polovodičové detektory 137 Cs 1.2x10 5 10 6 10 5 10 5 8.0x10 4 10 4 counts 6.0x10 4 counts 10 3 40 4.0x10 4 10 2 2.0x10 4 10 1 0 100 200 300 400 500 600 700 10 0 100 200 300 400 500 600 700 E (kev) E (kev)
HPGe polovodičové detektory přirozené pozadí srovnání energetického rozlišení: scintilační detektory (plastický scintilátor, NaI(Tl)) x polovodičové (HPGe x CdZnTe) 40 K (1460 kev) 208 Tl (2615 kev)
HPGe polovodičové detektory energetické rozlišení (FWHM) E = 122 kev ( 55 Fe EC) R = 05 0.5 10% 1.0 E = 1333 kev ( 60 Co ) R = 0.14 0.17 % relativníúčinnost (% NaI) absolutní vnitřní íúčinnost
Nábojově citlivý předzesilovač vstupní impedance: výstupní napětí V O dvo RiC det tcoll zisk A Q dq Ś QS C f 1 C f FWHM 0.96 kev
Nábojově citlivý předzesilovač vstupní impedance: výstupní napětí 40 V O dvo RiC det tcoll zisk A Q dq Ś QS C f 1 C f 30 U (mv V) 20 10 0 10 0 20 40 60 80 100 120 140 t (s)
Šum: scintilační detektory 511 kev záření E E E N N N 1 N N ~ 5000 fotonů emitovaných NaI(Tl) scintilátorem (100 ev/foton) Poissonovo rozdělení ~ 100 fotonů na fotokatodě (rychlá komponenta) (integrální světelný výstup BaF 2 20 / 2 % NaI(Tl)) ~310 8 elektronů na anodě (zisk PMT G = 10 7, kvantová účinnost katody = 25%), 4 ma max. proud (délka pulsu 30 ns) 0.2 V (pro 50 vstupní impedanci) E 10 % FWHM (120 kev) 24 % fluktuace signálu: dosažitelný elektronický šum: sig G 100 2 10 4 e el 10 1000 e elektronický šum lze zanedbat
Šum: polovodičové detektory 511 kev záření ~ 173000 párů elektrondíra (Ge = 2.96 ev/edíra pár) vnitřní rozlišení na energii E = 511 kev (fano faktor F = 01) 0.1) E F E 0.08 % FWHM 0.96 kev fluktuace signálu: dosažitelný elektronický šum: sig 173000 F 132 el 10 1000 e e elektronický šum je dominantní
Měření doby úhlových korelací (ACAR) long slit geometrie detektor scintilační detektor Pb stínění Pb stínění ě í zdroj e + + vzorek
Měření doby úhlových korelací (ACAR) vodivostní e core e
Měření Dopplerovského rozšíření zdroj e + + vzorek HPGe detektor p L p pt E E 1 E cpl 2 SCA spektroskopický p zesilovač ADC A/D převodník
Měření Dopplerovského rozšíření (DB) zdroj e + + vzorek p L pt E E 1 E cpl 2 10000 1000 counts annihilation peak spektroskopický p zesilovač 207 Bi 10000 1000 counts 100 100 10 A/D převodník 10 FWHM = 2.580(3) kev 1 490 500 510 520 530 E (kev) FWHM = 1.103(1) kev 1 550 560 570 580 590 E (kev)
Srovnání rozlišení DB ACAR ACAR pt m c e neurčitost úhlu 1mrad p T m e c c 2 0.5 kev c DB 1 E 2 p L c neurčitost úhlu E 1keV p L 2 c E 2 kev c
Měření Dopplerovského rozšíření tvarové parametry 10000 1000 S parametr S A centr / A tot counts 100 S S B B i D i S D i 10 490 500 510 520 530 volné e + e + zachycené v defektech E (kev) S míra podílu anihilací e + s valenčními e (malé E) nárůst koncentrace defektů nárůst S parametru referenční vzorek: S 0 0.5 0 normalizace: S / S 0
y Měření Dopplerovského rozšíření tvarové parametry 1 HPT revolution 3 HPT revolutions S/S0 1.15 1.10 1.05 1.00 0.95 0.90 4 2 S/S0 1.15 1.10 1.05 1.00 0.95 0.90 y (mm) 4 2 y (mm) 0 0 2 2 4 4 2 0 2 4 x (mm) 0.90 0.95 1.00 1.05 1.10 1.15 4 4 4 2 0 2 x (mm) 15 HPT revolutions 25 HPT revolutions S/S0 1.15 1.10 1.05 1.00 0.95 0.90 4 S/S 0 1.15 1.10 1.05 1.00 0.95 0.90 4 t y (mm) 2 0 y (mm) 2 0 r 2 2 4 4 2 0 2 4 x (mm) 0.90 0.95 1.00 1.05 1.10 1.15 4 4 2 0 2 4 x (mm)
y Srovnání s mikrotvrdostí 1 HPT revolution 3 HPT revolutions HV 160 150 140 130 120 110 4 y (mm) 2 0 2 160 150 140 130 120 110 110 4 120 130 2 140 0 150 160 2 HV y (mm) 4 2 4 4 2 0 x (mm) 4 4 2 0 2 4 x (mm) 15 HPT revolutions 25 HPT revolutions HV 160 150 140 130 120 110 4 y (mm) 2 0 2 HV 110 120 130 140 150 160 160 150 140 130 120 110 4 y (mm) 2 0 2 r t 4 4 2 0 2 4 x (mm) 4 4 4 2 0 2 x (mm)
Měření Dopplerovského rozšíření tvarové parametry 10000 1000 W parametr W A wings / A tot counts 100 W W B B i D i W D i volné e + e + zachycené 10 v defektech 490 500 510 520 530 E (kev) W míra podílu anihilací e + s core e (velké E) nárůst koncentrace defektů pokles W parametru referenční vzorek: W 0 0.03 0 normalizace: W / W 0
Měření Dopplerovského rozšíření SW plot dislokace W/ /W 0 11 1.1 HPT Cu 1.0 r N = 1 N = 3 0.9 N = 15 N = 25 0.8 0.6 W saturovaný záchyt dva typy defektů: dislokace shluky vakancí 1 S S 0.7 cl disl cl cl 0.5 S cl Wdisl cl Wcl 1 0.4 095 0.95 100 1.00 105 1.05 110 1.10 115 1.15 120 1.20 R S W S d W d konst S/S 0 shluky vakancí
Měření Dopplerovského rozšíření SW plot 18 1.8 1.6 Mg film (600 nm) na Si (100) substrátu povrch M počet č vrstev N l počet typů defektů v lté vrstvě W/W 0 1.4 surf Si substrát 1.2 Mg vrstva l1 10 1.0 Mg film 600 nm on Si (100) substrate well annealed bulk Mg M E F E1 N l B B, l D, i, l i1 l 1 0.8 0.82 0.84 0.86 0.88 0.90 0.92 0.94 0.96 0.98 1.00 1.02 S S/S 0 E surf E Ssurf Fl E M N l S B, lsb, l D, i, lsd, i, l l1 i1 Mg Si (100)