Polovodičové detektory

Podobné dokumenty
Detektory. požadovaná informace o částici / záření. proudový puls p(t) energie. čas příletu. výstupní signál detektoru. poloha.

Fotonásobič. fotokatoda. typicky: - koeficient sekundární emise = počet dynod N = zisk: G = fokusační elektrononová optika

Měření doby úhlových korelací (ACAR)

Pozitron teoretická předpověď

Anihilace pozitronů v polovodičích

Svazek pomalých pozitronů

Senzory ionizujícího záření

Pozitronový mikroskop

Záchyt pozitronů v precipitátech

Dvourozměrné měření úhlových korelací (2D ACAR) Technical University Delft

Slitiny titanu pro použití (nejen) v medicíně

Referát z atomové a jaderné fyziky. Detekce ionizujícího záření (principy, technická realizace)

Scintilace. Co zachytí oko? Pokud během 1/10 s nejméně 15 fotonů. Jedna z nejstarších detekčních metod (Rutherford a ZnS)

Rentgenová spektrální analýza Elektromagnetické záření s vlnovou délkou 10-2 až 10 nm

ELEKTRONIKA PRO ZPRACOVÁNÍ SIGNÁLU

Spektroskopie subvalenčních elektronů Elektronová mikroanalýza, rentgenfluorescenční spektroskopie

Měření doby života na svazku pozitronů

Fotoelektronová spektroskopie Instrumentace. Katedra materiálů TU Liberec

Fitování spektra dob života pozitronů

Základy pyrometrie. - pyrometrie = bezkontaktní měření teploty. 0.4 µm µm C C

Ab-inito teoretické výpočty pozitronových parametrů

Příloha V Nastavení detekčních systémů

Anihilace pozitronů v letu

Externí detektory k monitoru kontaminace CoMo 170

CZ.1.07/2.2.00/ AČ (SLO/RCPTM) Detekce a zpracování optického signálu 1 / 30

1. Spektroskopie záření beta

Transportní vlastnosti polovodičů 2

Sada 1 - Elektrotechnika

Optoelektronické polovodičové součástky

FEKT VUT v Brně ESO / P5 / J.Boušek 3 FEKT VUT v Brně ESO / P5 / J.Boušek 4

Měření šířky zakázaného pásu polovodičů

K AUTORSKÉMU OSVĚDČENÍ

Elektřina a magnetizmus polovodiče

Optoelektronika. elektro-optické převodníky - LED, laserové diody, LCD. Elektronické součástky pro FAV (KET/ESCA)

Modulace a šum signálu

Transportní vlastnosti polovodičů 2

Detektory optického záření

1. Proveďte energetickou kalibraci gama-spektrometru pomocí alfa-zářiče 241 Am.

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/

U BR < 4E G /q -saturační proud ovlivňuje nárazovou ionizaci. Šířka přechodu: w Ge 0,7 w Si (pro N D,A,Ge N D,A,Si ); vliv U D.

Analytické metody využívané ke stanovení chemického složení kovů. Ing.Viktorie Weiss, Ph.D.

LEPTONY. Elektrony a pozitrony a elektronová neutrina. Miony a mionová neutrina. Lepton τ a neutrino τ

Opakování: shrnutí základních poznatků o struktuře atomu

MĚŘENÍ SPEKTER ZÁŘIČŮ γ

12. OCHRANA PŘED IONIZUJÍCÍM ZÁŘENÍM

POPIS VYNÁLEZU K AUTORSKÉMU OSVĚDČENÍ. (40) Zveřejněno N

Aplikace jaderné fyziky (několik příkladů)

RTG prášková difraktometrie. Detekce RTG záření

Elektronová mikroskopie a mikroanalýza-2

1 Elektronika pro zpracování optického signálu

MĚŘENÍ PLANCKOVY KONSTANTY

K MOŽNOSTEM STANOVENÍ OLOVA

V nejnižším energetickém stavu valenční elektrony úplně obsazují všechny hladiny ve valenčním pásu, nemohou zprostředkovat vedení proudu.

Fotoelektrické snímače

Polovodiče, dioda. Richard Růžička

Spektrometrie záření gama

12. OCHRANA PŘED IONIZUJÍCÍM ZÁŘENÍM

V Rmax 3500 V T = 125 o C I. no protons

Měření charakteristik fotocitlivých prvků

ELEKTRONICKÉ PRVKY TECHNOLOGIE VÝROBY POLOVODIČOVÝCH PRVKŮ

Elektronová mikroanalýz Instrumentace. Metody charakterizace nanomateriálů II

Určeno studentům středního vzdělávání s maturitní zkouškou, druhý ročník, polovodiče

Elektrický proud v polovodičích

Emise vyvolaná působením fotonů nebo částic

Projekt Pospolu. Polovodičové součástky diody. Pro obor M/01 Informační technologie

Signál. Pojmem signál míníme většinou elektrickou reprezentaci informace. měřicí zesilovač. elektrický analogový signál, proud, nebo většinou napětí

Měřicí řetězec. měřicí zesilovač. převod na napětí a přizpůsobení rozsahu převodníku

Charakteristiky optoelektronických součástek

Metodický návod: 5. Zvyšování vnějšího napětí na 3 V. Dochází k dalšímu zakřivování hladin a rozšiřování hradlové vrstvy.

Elektronová Mikroskopie SEM

6. OCHRANA PŘED IONIZUJÍCÍM ZÁŘENÍM

Druhy materiálů, princip vedení, vakuovaná technika. Ing. Viera Nouzová

Studium fotoelektrického jevu

Metody analýzy povrchu

RIA instrumentace. Jana Číhalová OKB FN Brno

Jiří Oswald. Fyzikální ústav AV ČR v.v.i.

Otázka č. 3 - BEST Aktivní polovodičové součástky BJT, JFET, MOSFET, MESFET struktury, vlastnosti, aplikace Vypracovala Kristýna

Úloha č.9 - Detekce optického záření

I. N Á V R H O P A T Ř E N Í O B E C N É P O V A H Y

Metodický postup stanovení kovů v půdách volných hracích ploch metodou RTG.

PRVNÍ ZKUŠENOSTI S KAMEROU VYBAVENOU (CdZnTe) POLOVODIČOVÝMI DETEKTORY. Jiří Terš Radioizotopové pracoviště IKEM, Praha

ě č ě é é ě ě ř ž ý ý ě é ř ý ě é ř ž č ů ě úě ř š ý čů č ý ě é ř é úě ě ě šš č ů ý ě ž č ů ě ž ř č č ý ú é ě ů ě ý ý ě é ř ž č ů ř ž č ě č ů ř š ř ž

Fotovodivost. Destička polovodiče s E g a indexem lomu n 1. Dopadající záření o intenzitě I 0 a hν E g. Do polovodiče pronikne záření o intenzitě:

Mikrosenzory a mikroelektromechanické systémy. Odporové senzory

Zdroje optického záření

ř š ř š č ř š Š šš č ž Á Š ř š č č ř ů Ž ď ř š é š Š ř š š Ť Š é Š Ž ž ů é č č ř é é č ž ř š š é ř é č é é š é š č é ř č š é č ř ů é č č č š š š ž é é

Dioda - ideální. Polovodičové diody. nelineární dvojpól funguje jako jednocestný ventil (propouští proud pouze jedním směrem)

ZÁKLADNÍ ČÁSTI SPEKTROMETRŮ

E g IZOLANT POLOVODIČ KOV. Zakázaný pás energií

Luminiscenční spektroskopické metody

METODY - spektrometrické

NITON XL3t GOLDD+ Nový analyzátor

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

Speciální spektrometrické metody. Zpracování signálu ve spektroskopii

ý ý ý č ý č ú č é č ý Ž ú ý č č é č ů č ů é é č é č ůž č ý č č č ůž Ž ýš č č č ý ú š č ů ýš č ýš ž é é Ž ů é ů ý é Ž ů ý ý Ž č ů Ž é úč ý ý š

2. Zdroje a detektory světla

Chemie = přírodní věda zkoumající složení a strukturu látek a jejich přeměny v látky jiné

Abstrakt: Gama spektroskopie je disciplína, která měří a vyhodnocuje spektra

J = S A.T 2. exp(-eφ / kt)

Spektrometrie záření gama

Transkript:

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)