Thiết bị dò dựa trên chất bán dẫn
Phổ gamma của một nguồn phóng xạ Am-Be-source.
Các máy dò bán dẫn, còn được gọi là máy phát hiện trạng thái rắn, khác với các thiết bị dò sét: chúng dựa vào sự phát hiện của các chất mang điện tích (điện tử và lỗ) tạo ra trong chất bán dẫn bởi năng lượng được tích tụ bởi photon tia gamma.
Trong máy dò bán dẫn, một điện trường được áp dụng cho thể tích máy dò. Một electron trong chất bán dẫn được cố định trong băng giá trị của nó trong tinh thể cho đến khi một sự tương tác tia gamma cung cấp điện tử đủ năng lượng để chuyển sang dải dẫn. Các điện tử trong dải dẫn có thể phản ứng với trường điện trong máy dò, và do đó chuyển sang tiếp xúc tích cực tạo ra trường điện. Khoảng cách tạo ra bởi điện tử đang di chuyển được gọi là “lỗ”, và được lấp đầy bởi một electron lân cận. Sự xáo trộn các lỗ này có hiệu quả chuyển một điện tích dương sang tiếp xúc âm. Sự xuất hiện của điện tử tại tiếp điểm tích cực và lỗ tại đường tiếp xúc tiêu cực tạo ra tín hiệu điện được gửi tới preamplifier, MCA và qua hệ thống phân tích. Sự chuyển động của điện tử và các lỗ trong một máy dò trạng thái rắn rất giống với chuyển động của các ion trong phạm vi nhạy cảm của các máy dò khí chứa đầy như buồng ion hóa.
Các máy dò dựa trên chất bán dẫn phổ biến bao gồm gecmani, cadmium telluride, và cadmium zinc telluride.
Các thiết bị dò Germani cung cấp giải pháp năng lượng được cải thiện đáng kể so với các máy dò ion natri, như đã giải thích trong phần thảo luận trước về giải pháp. Các máy dò của Germani tạo ra độ phân giải cao nhất hiện nay. Tuy nhiên, bất lợi là yêu cầu về nhiệt độ lạnh cho hoạt động của máy dò gecmani, điển hình là làm mát bằng nitơ lỏng.
Giải thích các phép đo
Đỉnh Backscatter
Trong một thiết lập máy phát hiện thực, một số photon có thể và sẽ trải qua một hoặc nhiều quá trình tán xạ Compton (ví dụ như trong vật liệu vỏ của nguồn phóng xạ, trong vật liệu che chắn hoặc vật liệu khác xung quanh thí nghiệm) trước khi vào vật liệu dò. Điều này dẫn đến một cấu trúc đỉnh có thể nhìn thấy trong quang phổ năng lượng hiển thị ở trên của 137
Cs
(Hình 1, điểm cao nhất đầu tiên còn lại của cạnh Compton), cái gọi là đỉnh đại trồi. Hình dạng chi tiết của cấu trúc đỉnh chồng chéo bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, chẳng hạn như hình học của thí nghiệm (hình học nguồn, vị trí tương đối của nguồn, che chắn và máy dò) hoặc loại vật liệu xung quanh (tạo ra các tỷ lệ khác nhau của các mặt cắt ngang ảnh hưởng của Photo và Compton).
Tuy nhiên, nguyên tắc cơ bản như sau:
Các nguồn tia gamma phát ra photon đẳng hướng
Một số photon sẽ trải qua quá trình tán xạ Compton ở ví dụ: vật liệu che chắn hoặc vỏ của nguồn có góc tán xạ gần 180 ° và một số photon sau đó sẽ được phát hiện bởi máy dò.
Kết quả là một cấu trúc đỉnh với năng lượng xấp xỉ của photon tới trừ đi năng lượng của cạnh Compton.