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10.1.1 半导体探测器及其基本特点在线视频

10.1.1 半导体探测器及其基本特点

下一节:10.1.2 半导体的基本性质

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10.1.1 半导体探测器及其基本特点课程教案、知识点、字幕

这节我们开始第十章

半导体探测器

我们将分九个小的专题

来讲述半导体探测器

我们先来看一下半导体探测器

它的基本特点有哪些

什么叫半导体探测器

其实半导体探测器

从名称上来看

它就是以半导体

作为工作介质的一类探测器

它利用了半导体的基本属性

也就是在一定条件下

半导体的电阻率足够高

平时我们加上电的时候

它没有信号

当带电粒子在其内部形成

电子和空穴的时候

电子和空穴的寿命

在半导体里面也是够长的

在电场的作用下

它可以定向的漂移

从而在外回路里面形成信号

从这个描述上

可以看出来半导体探测器

和我们前面讲述的气体探测器

有它相似的地方

所以我们有时候

也把半导体探测器

称为固体电离室

这个固体描述的是半导体

通常是以固体的形态而存在的

电离室我们是说的

它的信号形成的这种过程

也就在电场的驱使下

使得带电的这种粒子漂移

形成信号这样的一个过程

常用的半导体探测器

包括了这些类型

最主要的类型是P-N结型的

半导体探测器

它当然包括了那种比较薄的

P-N结型半导体探测器

就通常所说的这种

另外一种就高纯锗探测器

其实也是一种P-N结型的

半导体探测器

我们后面会讲述

另外一种就是锂漂移型的

半导体探测器

这种探测器

目前用的不是太多了

但是从原理来讲

我们还是要把它讲述一下

还有一些其它类型的

半导体探测器

我们最后会讲述

半导体探测器我们说

它有一个突出的特点

它的突出特点是什么呢

也就说在半导体里面

生成一个电子空穴对

所需要的能量比较少

这个就是我们第八章

讲气体探测器的时候

说的那个平均电离能比较小

平均电离能比较小

它有一个突出的优点

就是在同样能量损耗的情况下

所能生成的载流子的数目比较多

载流子的数目越多

它所能带来的好处

就是能量分辨率好

所以我们说半导体探测器

它的一个突出的优点

就是能量分辨率比较好

那我们可以看一下

下面这些数据

在气体探测器里头

平均电离能是多少呢

差不多是30个eV左右

它是这样的一个量级

闪烁探测器能够形成一个

被第一打拿极收集的电子

而需要的能量通常在百eV往上

这样的一个量级

半导体探测器

通常只需要3个eV

从这个数据上可以看出来

半导体探测器

显然它的平均电离能少

也就是载流子的涨落比较小

所以能量分辨率可以做得更好

我们看一下它的基本特点

半导体探测器的基本特点

第一个就是刚才所说的

能量分辨率好

从这个旁边这张图上

我们可以看出来

不同的探测器

这个是三种探测器

测量的银的Kβ线的一个

银的Kα线

和Kβ线的一个情况

蓝色的我们是用闪烁探测器

就NaI探测器

所测量的一个结果

闪烁探测器的能量分辨率

比较差

所以我们测到的是

一个比较胖的一个峰

绿色的这条线是气体探测器

正比计数器

所测量的一个结果

可以看出来它的能量分辨率

比这个闪烁探测器要好一些

但它依然不能把这个

银的Kα和Kβ线分开

红色的这个是用

我们用这个锗锂探测器

测量到的一个结果

它是一个半导体探测器

可以看出来这个能量分辨率好

它可以把这个Kα线

和Kβ线分开

所以这个是我们可以看到的

一个突出的优点

就是能量分辨率好

第二个突出的优点

就是它的探测效率

相对于气体探测器而言

对γ射线的探测效率比较高

我们通常可以拿它

和闪烁探测器相比拟

但是一般情况下

我们说还是比这个闪烁探测器

要小一点

但是比气体探测器

对于γ射线的探测效率来说

那要高得很多

第三个优点就是

它的结构比较紧凑

第四个是

它有比较快的时间响应

后面我们会看到

其实它的电流信号的持续时间

通常也是在纳秒量级

这样的一个情况

当然它有一些缺点

第一个缺点就是通常情况下

半导体探测器的

尺寸是比较小的

做大比较困难

而且越大是越贵

这个不是说一个极

不是一个这种

按比例涨的这种情况

另外一个它就是比较容易受到

射线的损伤

这是半导体探测器的一个

很大的一个缺点

也是因为它是用来测量辐射的

但是在测量辐射的过程里头

它也会受到辐射对它的影响

也就说它测量

经过一段时间以后

半导体探测器的性能会下降

第三个缺点就是常需要低温工作

也就是说你为了让它

能够很好的工作

可能要给它制造一个低温环境

就虽然它本身

可能占的体积并不大

但是这个低温环境

所需要的空间

所需要的维护的工作

都还是比较多的

这是它的一个

使用上需要注意的问题

这个是我们从这个能谱

比较上来看一下

同样测量一个钴-60放射源

它的γ射线

那我们用下面是NaI探测器

测量的结果

上面是用半导体探测器测量的结果

很明显可以看出来

用半导体探测器测量

能量分辨率要好的多

这两个能量就是1173和1332

这两个能量都分别很细

也分得很开

如果你用NaI探测器测量的话

这两个峰可能就比较胖

然后挨的也

看起来分得没有那么开了

然后一些比较细致的结构

像这个单逃逸峰

双逃逸峰等等

在这个NaI测量的结果里头

是看不到的

但是我们在半导体探测器

测量结果里头

虽然它很少很小

但是我们依然可以看得到

这个也是能量分辨率

带来的一个好处

就是能量分辨率好

它能够让我们分辨那种

更弱的这种峰

也可以分辨挨得更近的那种峰

所以这个是它的一个

比较重要的一个优点

关于半导体探测器的基本特点

我们就介绍到这里

核辐射物理及探测学课程列表：

第一章原子核的基本性质

-1.1 基础知识、常量与单位

--1.1.1 基础知识、常量与单位

-1.2 原子核的构成、表示方法与相关术语

--1.2.1 原子核的构成

--1.2.2 原子核的表示方法

--1.2.3 一些原子核相关的术语

-1.3 原子核的大小与稳定性规律

--1.3.1 原子核的大小

--1.3.2 核力的基本特性

--1.3.3 β稳定曲线及原子核的稳定性规律

--1.3.4 核势垒

-1.4 原子核的结合能

--1.4.1 质量亏损与质量过剩

--1.4.2 原子核的结合能与比结合能

--1.4.3 液滴模型

-1.5 原子核的自旋

--1.5.1 原子核的自旋

-1.6 原子核的磁矩与电矩

--1.6.1 原子核的磁矩

--1.6.2 原子核的电矩

-1.7 原子核的统计性质、宇称与能态

--1.7.1 原子核的统计性质

--1.7.2 原子核的宇称

--1.7.3 原子核的能态

-课后作业--作业

第二章原子核的放射性

-2.1 放射性衰变的基本规律

--2.1.1放射性的发现

--2.1.2原子核的放射性

--2.1.3衰变纲图

--2.1.4放射性衰变的基本规律

--2.1.5描述放射性的特征量

--2.1.6 放射性活度、比活度、射线强度

-2.2 递次衰变规律

--2.2.1 递次衰变规律

--2.2.2 放射性平衡与逐代衰变

-2.3 放射系

--2.3.1 放射系

-2.4 放射规律的一些应用

--2.4.1 放射源活度修正和源性质分析

--2.4.2 放射源制备时间与放射源活度确定

--2.4.3 碳-14断代年代法

--2.4.4 地质放射性鉴年法

--2.4.5 短寿命核素发生器

-课后作业--作业

第三章原子核的衰变

-3.1 原子核的衰变方式

--3.1.1 原子核的衰变方式

-3.2 α衰变

--3.2.1 α衰变的形式

--3.2.2 α衰变的特点

--3.2.3 α衰变的衰变能

--3.2.4 α衰变与核能级图

--3.2.5 α衰变的衰变常数

-3.3 β衰变

--3.3.1 什么是β衰变？

--3.3.2 中微子假说

--3.3.3 中微子的性质

--3.3.4 β-衰变

--3.3.5 β+衰变

--3.3.6 轨道电子俘获

--3.3.7 β衰变三种类型小结

--3.3.8 β衰变的费米理论与选择定则

--3.3.9 β能谱形状与库里厄图

--3.3.10 衰变常数与比较半衰期

-3.4 γ跃迁

--3.4.1 什么是γ跃迁？

--3.4.2 γ跃迁的多极性与主要特点

--3.4.3 γ跃迁几率与选择定则

--3.4.4 同质异能跃迁

--3.4.5 内转换

-课后作业--作业

第四章原子核反应

-4.1 核反应的概况

--4.1.1 原子核反应相关概念

--4.1.2 核反应中的第一

--4.1.3 核反应的分类

--4.1.4 核反应中的守恒定律

-4.2 核反应能和Q方程

--4.2.1 核反应能

--4.2.2 Q方程

--4.2.3 Q方程的应用

--4.2.4 实验室坐标系和质心坐标系

--4.2.5 核反应阈能

--4.2.6 L系和C系中出射角的关系

-4.3 核反应截面和产额

--4.3.1 核反应截面

--4.3.2 微分截面和角分布

--4.3.3 L系和C系中反应截面的关系

--4.3.4 反应产额

-4.4 反应机制及核反应模型

--4.4.1 核反应的三阶段描述和各截面的关系

--4.4.2 核反应的光学模型

--4.4.3 复合核模型

--4.4.4 共振和共振公式

--4.4.5 (n,γ)反应的1/v规律

-课后作业--作业

第六章射线与物质相互作用

-6.1 辐射与物质相互作用概述

--6.1.1 射线(辐射)及射线的分类

--6.1.2 带电粒子与物质原子的碰撞过程

--6.1.3 能量损失率、比能损失或阻止本领

-6.2 重带电粒子与物质的相互作用

--6.2.1 重带电粒子与物质相互作用的特点

--6.2.2 电离能量损失规律：Bethe公式

--6.2.3 对Bethe公式的讨论

--6.2.4 Bragg曲线与能量歧离

--6.2.5 能量损失的Bragg加法法则

--6.2.6 重带电粒子的射程及射程歧离

--6.2.7 阻止时间

-6.3 快电子与物质的相互作用

--6.3.1 快电子与物质相互作用的特点

--6.3.2 辐射能量损失规律

--6.3.3 快电子的能量损失率

--6.3.4 快电子的吸收与射程

--6.3.5 快电子的散射与反散射

--6.3.6 正电子湮没

--6.3.7 带电粒子与物质相互作用小结

-6.4 γ射线与物质的相互作用

--6.4.1 能谱的概念

--6.4.2 γ射线与物质相互作用的特点

--6.4.3 光电效应(物理、能量、截面)

--6.4.4 康普顿效应

--6.4.5 电子对效应

--6.4.6 三种效应的比较

--6.4.7 其他作用过程

--6.4.8 γ射线的衰减规律

--6.4.9 关于中子与物质相互作用的说明

-课后作业--作业

第七章辐射测量的数理统计基础

-7.1 统计学的基础知识

--7.1.1 伯努利实验

--7.1.2 二项分布

--7.1.3 泊松分布

--7.1.4 高斯分布

--7.1.5 串级变量

-7.2 放射性测量的统计误差

--7.2.1 核衰变数的涨落

--7.2.2 放射性测量的统计误差

-7.3 电离过程的涨落与法诺分布

--7.3.1 电离过程的涨落与法诺分布

-7.4 粒子束脉冲的总电离电荷量的涨落

--7.4.1 粒子束脉冲的总电离电荷量的涨落

-7.5 时间间隔的统计分布

--7.5.1 相邻信号脉冲(或粒子)的时间间隔

--7.5.2 相邻“进位脉冲”的时间间隔

-课后作业--作业

第八章气体电离探测器

-8.1 气体中离子与电子的运动规律

--8.1.1 气体中离子与电子的运动规律

-8.2 电离室

--8.2.1 电离室的工作机制

--8.2.2 脉冲电离室及其输出信号

--8.2.3 脉冲电离室的主要性能指标第一部分：能量分辨率

--8.2.4 脉冲电离室的主要性能指标第二部分：饱和特性、坪特性等

--8.2.5 累计电离室

-8.3 正比计数器

--8.3.1 正比计数器的工作原理

--8.3.2 正比计数器的输出信号

--8.3.3 正比计数器的主要性能指标

-8.4 G-M计数管

--8.4.1 GM计数管的工作机制

--8.4.2 有机自熄GM计数管

--8.4.3 卤素自熄GM计数管

--8.4.4 自熄GM计数管的输出信号和主要性能指标

-8.5 气体探测器小结

--8.5.1 气体探测器小结

-课后作业--作业

第九章闪烁探测器

-9.1 闪烁体

--9.1.1 闪烁体及其分类

--9.1.2 闪烁体的主要物理特性

--9.1.3 闪烁光的收集

-9.2 光电倍增管

--9.2.1 光电倍增管及其主要性能

-9.3 闪烁探测器

--9.3.1 闪烁探测器输出信号的物理过程及输出回路

--9.3.2 闪烁探测器的输出信号

--9.3.3 闪烁探测器输出信号的涨落

-9.4 单晶闪烁谱仪

--9.4.1 单晶闪烁谱仪的构成和主要性能指标

-课后作业--作业

第十章半导体探测器

-10.1 半导体与半导体探测器

--10.1.1 半导体探测器及其基本特点

--10.1.2 半导体的基本性质

-10.2 PN结半导体探测器

--10.2.1 PN结半导体探测器的工作原理

--10.2.2 PN结半导体探测器的输出信号

--10.2.3 PN结半导体探测器的主要性能

-10.3 锂漂移和高纯锗半导体探测器

--10.3.1 锂漂移半导体探测器

--10.3.2 高纯锗半导体探测器

--10.3.3 锂漂移和高纯锗半导体探测器的性能与应用

-10.4 其他半导体探测器

--10.4.1 其他半导体探测器

-课后作业--作业

第十二章核辐射测量方法

-12.1 活度测量方法

--12.1.1 辐射测量关心的问题

--12.1.2 活度测量的相对法与绝对法

--12.1.3 影响活度测量的因素

--12.1.4 α放射性样品活度的测量

--12.1.5 β放射性样品活度的测量

-12.2 符合测量法

--12.2.1 什么是符合？

--12.2.2 真符合

--12.2.3 反符合

--12.2.4 延迟符合

--12.2.5 符合曲线

--12.2.6 偶然符合

--12.2.7 真偶符合比

-12.3 γ能谱解析

--12.3.1 γ能谱解析

-课后作业--作业

第十三章中子及中子探测

-13.1 中子的基本特性与分类

--13.1.1 中子的基本特性与分类

-13.2 中子源

--13.2.1 中子源

-13.3 中子与物质的相互作用

--13.3.1 中子与物质的相互作用

-13.4 中子探测的特点与探测方法分类

--13.4.1 中子探测的特点与探测方法分类

-13.5 常用的中子探测器

--13.5.1 常用的中子探测器

-课后作业--作业

10.1.1 半导体探测器及其基本特点笔记与讨论

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