FM2 polprevodniški detektorji 1
Poprava kolokvija – 1. naloga 𝑁0 𝑚 𝑁𝐴 ln(2) 𝐴0 = = , ν0 = 𝐴0 𝜔𝑘, 𝜏 𝑀𝑇1/2 −𝑡 log 2 ν = ν0 exp 𝑇1 2 𝑣0 = 8 × Kriterij: 1010 1 , 𝑠 𝑣 =1× 1010 1 𝑠 1 1 1 𝐴 = , 𝑣0 = , č𝑒𝑧 8 𝑙𝑒𝑡 4 2 4 Poprava kolokvija – 2. naloga 1. pospeševanje: 10 MeV + 20 MeV = 30 MeV (1/2) 2. presek žarka na foliji (fokus ali z matrikami) (3/4) 3. ustavljanje v foliji (B.B.) (1/2) 4. trošena moč (1/4) Poprava - fokusiranje • gorišče magneta: 𝑓 = 𝑘= 1 , 2 𝑘 z 𝑒𝑔/𝑝, 𝑝 = 𝑚𝛾𝑣 • z matrikami: T = 𝑃2 𝑀2 𝑃1 𝑀1 1 0 𝑀1,2 = ±1/𝑓 1 1 𝑙 𝑃= 0 1 presek, 𝑟1 = 6mm, 𝑟2 = 8mm, S=153 mm2 Shema žarkov 4 2 1 2 4 2 3 4 5 Poprava – 2. naloga 𝑑𝐸 𝑍 𝑧1 2 2 𝑚𝑒 𝑐 2 𝛽 2 2 − =𝐾 ln − 𝛽 𝜌𝑑𝑥 𝐴 𝛽2 𝐼 1 − 𝛽2 𝐾 = 4𝜋 𝑑𝐸 𝜌𝑑𝑥 𝑁𝑎 𝑟𝑒2 𝑚𝑒 𝑐 2 cm2 = 0,307 MeV g 𝐼 ≈ 𝑍 13,5 eV, ali za Si 173 eV = 175 MeV cm2 /g Povpr. izguba energije na delec: ∆𝐸 = 𝑑𝐸 𝜌𝑑𝑥 Trošena ploskovna moč: 𝑗= 𝑃 𝑆 = ∆𝐸 𝑑𝑁 𝑑𝑡 𝑆 ∆𝐸 𝐼 0𝑆 = 2𝑒 = 26 mW/mm2 𝜌 ∆𝑥 = 0.8 MeV Ponovitev – plinski detektor 1. 2. 3. 4. 5. ionizacija : ≈30 eV/par ion-elektron (pomnoževanje) zbiranje naboja, naboj ∝ energiji ločljivost: FWHM ∝ σ𝐸 , želimo čim manjšega želimo čim več nabojev na dogodek, torej čim manj E na ustvarjen naboj 6. potrebujemo el. polje za zbiranje naboja: neprevodnik 1 MeV protoni 𝑑𝐸/𝜌𝑑𝑥 doseg 𝜌𝑑 𝜌 ustavljanje doseg Si zrak 175 222 MeV cm2 /g 3,7 2,8 10−3 g/cm2 2,32 1,2 × 10−3 g/cm3 0,04 MeV/μm 0,2 MeV/cm 16 μm 2,3 cm Polprevodniški detektor polprevodnik : plin Naloga: Kolikšno je razmerje med številom nosilcev naboja, ki jih ustvari proton z energijo 1 MeV, ko se ustavi v zraku ali siliciju? Povprečna izguba energije na eno ionizacijo je 34 eV v zraku in 3.62 eV v Si. Kako to razmerje vpliva na ločljivost, če velja Poissonova statistika? (0,3) + večji stopping power + majhen, hitro zbiranje naboja - občutljiv na sevalne poškodbe Kristal Gledališče v Epidavru, Grčija, 350 pr. Kr. Naloga: Za koliko se spremeni število parov elektron-vrzel v intrinzičnem germaniju, ko ga shladimo iz sobne na temperaturo tekočega dušika (77 K)? (10^19) 𝑁=𝐴𝑇 3 2 exp 𝐸𝑔 − 2𝑘𝑇 mobilnost nosilcev naboja: gostota toka: 𝑘 = 8,6 10−5 𝑣= 𝜇𝐸 𝑗 = 𝑒 𝑛 𝜇𝑒 + 𝜇ℎ eV K 𝐸𝑔 = ? ločeno za elektrone in vrzeli 1 𝐸=𝜎𝐸= 𝐸 ξ (če je enako vrzeli kot elektronov) Naloga: Izračunaj specifično upornost čistega Si pri sobni temperaturi! (230 kΩ cm) Dopiranje Čisti polprevodnik: 𝑁ℎ = 𝑁𝑒𝑙 • 5 valentni (donor): n tip, prevajajo elektroni • 3 valentni (akceptor): p tip, prevajajo luknje 𝑛𝐷 ≫ 𝑛𝑖 Naloga: Izračunaj specifično upornost čistega silicija pri 5 valentnem dopiranju z gostoto 1013 /cm3 ! (463 Ω cm) n TIP • gibljivi elektroni, - p TIP • gibljive luknje, + Naloga: Kako moramo priključiti napetost na stik p-n, da bo deloval kot detektor za ionizirajoče sevanje? Naloga: Delci α energije 20 MeV padajo pravokotno na 150 μm debel silicijev detektor. Koliko energije pustijo v detektorju? Gostota silicija je 2.33 g/cm3. (11MeV) Doseg delcev v siliciju 1 Doseg [g/cm2] 0.1 0.01 0.001 0.0001 0.1 1 10 Energija [MeV] 100 60Co 5+ β4+ 1173 2+ 1333 stabilen 60 Co v germanijevem detektorju 105 60Ni 104 Sunki na kanal t1/2=5.3 let Spekter 103 102 101 0+ 100 0 2000 4000 6000 8000 Kanal Naloga: Pojasni obliko zgornjega spektra iz večkanalnega analizatorja. Pomagaj si z razpadno shemo 60Co na levi in kalibriraj spekter. E a ch + b a=0.366 keV b=0.16 keV
© Copyright 2024