Theorie Und Praxis Der Halbleiterdetektoren Für Kernstrahlung

ISBN-13: 9783642806148 / Niemiecki / Miękka / 2011 / 304 str.

H. Buker

Opis

Die schnelle Entwicklung der Halbleiterdetektoren fiir Kemstrah lung in den letzten J ahren, besonders in Amerika, und die standig zu nehmende Anzahl ihrer Anwendungsmoglichkeiten in Kemforschung und Kemtechnik machte auch fiir den deutschsprachigen Raum eine zusam menfassende Darstellung dieses Problemkreises dringend erforderlich. Aufgabe des vorliegenden Buches solI es sein, einen Beitrag zur Erfiillung dieser Forderung zu liefem. A1s Einleitung wird in den ersten beiden Kapiteln eine kurze, sum marlsche Darstellung der verschiedenen Kemstrahlungsarten und ihrer Wechselwirkungen mit Materie sowie der gebrauchlichsten Nachweis methoden - ohne Beriicksichtigung der Halbleiterdetektoren - gegeben. 1m Kapitel 3 werden die physikalischen Grundlagen des Halbleiter detektors sowie die Effekte behandelt, die zu einer Verschlechterung der optimal moglichen Detektoreigenschaften fiihren. In diesem Abschnitt wurde besonderer Wert darauf gelegt, die physikalischen Grundlagen so darzustellen, daB zu ihrem Verstandnis keine umfangreichen theo retisch-physikalischen Vorkenntnisse erforderlich sind. In den beiden folgenden Abschnitten werden die Herstellung und Kapselung von Halb leiterdetektoren sowie die zu ihrem Betrieb notwendige rauscharme Elektronik erortert. Das sechste Kapite1 behandelt eine Auswahl aus den verschiedenen Anwendungsmoglichkeiten der Halbleiterdetektoren in Forschung und Technik.

Spis treści

1. Arten und Eigenschaften der Kernstrahlung.- 1.1 Die Arten der Kernstrahlung.- 1.2 Wechselwirkungen zwischen Kernstrahlung und Materie.- 1.2.1 Die Wechselwirkungen zwischen Ionen und Materie.- 1.2.2 Die Wechselwirkungen zwischen Elektronen und Materie.- 1.2.3 Die Wechselwirkungen zwischen Gammaquanten und Materie.- 1.2.4 Die Wechselwirkungen zwischen Neutronen und Materie.- Literatur.- 2. Nachweismethoden für Kernstrahlung.- 2.1 Einführung.- 2.2 Gasgefüllte Zähler.- 2.3 Szintillationszähler.- 2.4 Neutronendetektoren.- Literatur.- 3. Der Halbleiterdetektor.- 3.1 Einführung.- 3.2 Physikalische Eigenschaften von Halbleitern.- 3.3 Der p-n-Übergang.- 3.4 Die Arbeitsweise eines idealen Halbleiters.- 3.4.1 Der Aufbau des Ausgangsimpulses.- 3.4.2 Ursachen für eine Verfälschung des Ausgangsimpulses.- 3.4.2.1 Der Plasmaeffekt.- 3.4.2.2 Die Verringerung der Primärionisation.- 3.4.2.3 Die Wirkung von Einfangzentren.- 3.5 Der Metall-Halbleiter-Kontakt.- 3.6 Der Halbleiterdetektor mit Sperrschicht.- 3.6.1 Einführung.- 3.6.2 Der Oberflächensperrschichtzähler.- 3.6.3 Der diffundierte Sperrschichtzähler.- 3.6.4 k Der lithiumgedriftete Halbleiterdetektor.- 3.7 Die Begrenzung der Energie- und Zeitauflösung von Halbleiterdetektoren.- 3.7.1 Die Energieauflösung.- 3.7.1.1 Einführung.- 3.7.1.2 Die Statistik der Ladungsträgerbildung.- 3.7.1.3 Der Einfluß des Strahleintrittsfensters.- 3.7.1.4 Die Wirkung von Einfangzentren.- 3.7.1.5 Das elektrische Rauschen.- 3.7.1.6 Der Diffusions- und Volumenstrom.- 3.7.2 Die Zeitauflösung.- 3.7.2.1 Einführung.- 3.7.2.2 Die Ladungssammelzeiten bei lithiumgedrifteten Detektoren.- 3.7.2.3 Die Ladungssammelzeiten bei Oberfiächensperrschicht und diffundierten Sperrschichtdetektoren.- 3.7.2.4 Die systematische und statistische Schwankung der Apparatezeit.- 3.7.2.5 Die erreichbaren Zeitauflösungen.- 3.8 Die Einflüsse von Temperatur, Licht und Magnetfeldern auf das Detektorverhalten.- 3.9 Werkstoffe für den Bau von Halbleiterdetektoren.- Literatur.- 4. Die Herstellung von Halbleiterdetektoren.- 4.1 Oberflächensperrschichtzähler.- 4.2 Diffundierte Sperrschichtzähler.- 4.3 Lithiumgedriftete Halbleiterdetektoren.- 4.3.1 Si(Li)-Detektoren.- 4.3.2 Ge(Li)-Detektoren.- 4.4 Die Kapselung von Halbleiterdetektoren.- 4.4.1 Die Kapselung von Silizium-Oberflächensperrschicht- und diffundierten Sperrschichtdetektoren.- 4.4.2 Die Kapselung von lithiumgedrifteten Detektoren.- 4.4.3 Der Kryostat.- Literatur.- 5. Die rauscharme Elektronik zum Betrieb von Halbleiterdetektoren.- 5.1 Einführung.- 5.2 Der rauscharme Vorverstärker.- 5.2.1 Der mit Röhren bestückte Vorverstärker.- 5.2.2 Der mit Transistoren bestückte Vorverstärker.- Literatur.- 6. Die Anwendung von Halbleiterdetektoren in Forschung und Technik.- 6.1 Teilchenspektroskopie.- 6.1.1 Die Alphaspektroskopie.- 6.1.2 Die Spektroskopie geladener Teilchen.- 6.1.3 Teilchenidentifikation.- 6.1.4 Spaltfragmentuntersuchungen.- 6.1.5 Untersuchungen im Bereich der Hochenergiephysik.- 6.1.6 Elektronen- und Betaspektroskopie.- 6.2 Quantenspektroskopie.- 6.2.1 Einführung.- 6.2.2 Das Photopeak-Spektrometer.- 6.2.3 Das Paarspektrometer.- 6.2.4 Das Röntgenspektrometer.- 6.3 Neutronenspektroskopie.- Literatur.- 7. Anhang.- 7.1 Tabellen.- 7.2 Nomogramme.