DE2128530A1

DE2128530A1 - Particle detector - using diffused layer semi-conductor

Info

Publication number: DE2128530A1
Application number: DE19712128530
Authority: DE
Inventors: Wolf-Rüdiger Dipl.-Phys. 8520 Erlangen Willig
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1971-06-08
Filing date: 1971-06-08
Publication date: 1972-12-28
Also published as: DE2128530B2; DE2128530C3

Description

Detektor zum Zählen von Röntgenstrahlen und Kernteilchen einschließlich Gammastrahlen.
Zusatz zum Patent . . . . . (Anmeldung P 20 57 536.4; VPA 70/7557) Gegenstand des Hauptpatentes (Anmeldung P 20 57 536.4) ist ein Detektor zum Zählen von Röntgenstrahlen und Kernteilchen einschließlich Gammastrahlen mit einem strahlungsempfindlichen Grundkörper, der mindestens teilweise aus einer der halbleitenden Halogen- oder der halbleitenden Chalcogen--Verbindungen der Translanthaniden besteht. Das zählempfindliche Volumen des Detektors kann vorzugsweise aus Bleijodid PbJ2 oder aus Quecksilberjodid HgJ2 bestehen.
Wird an das strahlungsempfindliche Zählvolumen eines Detektors eine Spannung von beispielsweise 200 V angelegt, so erhält man einen Strom von etwa 10 11 A. Es wurde nun erkannt, daß durch diesen Strom unter Umständen eine Oberflächenladung oder sogar eine Raumladungszone in der Nähe der Oberfläche verursacht werden kann. Diese Ladung kann ein elektrisches Gegenfeld aufbauen, das die Wirksamkeit des Detektors entsprechend vermindert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, diese ungünstige Wirkung zu beseitigen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem Halbleiterkörper und einer der Elektroden jeweils eine Auflage aus elektrisch leitendem oder wenigstens halbleitendem Material vorgesehen'ist.
Als Auflage ist ein Halbleitermaterial oder auch Kohle, insbesondere in Form von Graphit, geeignet. Ferner kann die Auflage wenigstens zum Teil aus einem Material bestehen, das dem Grundkörper Anionen oder Kationen entzieht und dadurch die Randschicht des Grundkörpers verändert. In Verbindung mit einem Grundkörper aus Quecksilberjodid können die Auflagen vorzugsweise aus einem Metall bestehen, das mit dem Quecksilber ein Amalgam bildet. Auch die Legierungen solcher Metalle sind als Auflage geeignet. Außerdem kann die Auflage auch aus einer Quecksilberverbindung bestehen, die dem Grundkörper Anionen entzieht. Die Auflage bildet in der entsprechenden Randschicht des Grundkörpers Störstellen, die den Aufbau einer Raumladungszone wenigstens behindern.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen. Fig.1 zeigt einen Schnitt durch ein Ausfuhrungsbeispiel eines Detektors nach der Erfindung. In Fig.2 ist die Wirkungsweise des Detektors in einem Diagramm veranschaulicht.
Nach Fig.1 ist ein Detektor zum Zählen von Kernteilchen und Röntgenstrahlen, der vorzugsweise als Gammazähler verwendet werden soll, mit einem strahlungsempfindlichen, vorzugsweise einkristallinen Grundkörper 2, insbesondere aus Quecksilberjodid HgJ2, auf seinen beiden Flachseiten jeweils mit einer Auflage 4 bzw. 6 versehen, denen jeweils eine Schicht 8 bzw.
10 aus einem Amalgam vorgelagert ist. Die aktive Fläche des Grundkörpers 2 beträgt wenigstens einige, vorzugsweise wesentlich mehr als 10 mm2 rund seine Dicke vorzugsweise mindestens 0,5 mm. Ein Elektrodenanschluß ist mit 12 bezeichnet. Die untere Auflage 6 ist mit einer Zwischenschicht 14, die als Kleber dient und vorzugsweise Kunststoff oder auch Leitsilber sein kann, auf einer Grundplatte 16 befestigt, die zugleich als Ktihlblock zur WärmeabfUhrung dienen und aus einem gut wärmeleitenden Metall, beispielsweise Kupfer, bestehen kann. Die einfallende und zu zählende Strahlung ist in der Figur durch Pfeile angedeutet. Mit dem KUhlblock 16 oder gegebenenfalls auch mit der Auflage 6 kann ein in der Figur nicht dargestellter zweiter Elektrodenansch-luß verbunden sein.
Die Auflagen 4 und 6 können vorzugsweise aus einem Metall, insbesondere einem Edelmetall, bestehen, das mit dem Quecksilber des Grundkörpers amalgamiert und damit jeweils die vorgelagerte Amalgamschicht bildet. Die beiden Auflagen 4 und 6 können beispielsweise aus Gold, Silber, Kupfer oder Platin oder auch aus deren-Legierungen mit anderen Metallen bestehen.
Diese Auflagen können beispielsweise aufgedampft oder aus einer Lösung auf dem Grundkörper 2 abgeschieden werden. Ferner können sie auch aufgeschmolzen werden. Sie bilden Jeweils mit dem Quecksilber des Halbleiterkörpers die vorgelagerte Amalgam-Schicht 8 bzw. 10.
Ferner können die elektrisch leitenden Auflagen auch aus Graphit bestehen, das auf beiden Flachseiten des QuecksilberJodid-Grundkörpers aufgebracht, vorzugsweise aufgedampft, werden kann. Dann erhält der Grundkörper auf beiden Flachseiten nur die Graphitauflage, von denen die untere direkt auf einer elektrisch leitenden Unterlage befestigt oder auch nur aufwiese Unterlage aufgelegt sein kann.
Den technischen Effekt der Maßnahmen nach der Erfindung erreicht man auch durch eine halbleitende Auflage, vorzugsweise aus den Halogeniden und Chalcogeniden der Schwermetalle, beispielsweise Quecksilber Ag, Thallium Tl, Blei Pb, Wismut Bi, Stickstoff N, Phosphor P, Arsen As und Antimon Ab. Diese Auflagen können auf den Grundkörper durch Abscheiden aus einer Lösung, durch Aufdampfen oder auch durch Abscheiden aus der Gasphase aufgebracht werden.
In dem Diagramm nach Fig.2 sind die Anzahl der Impulse pro Kanal Uber der Impulshöhe aufgetragen. Das dargestellte Gammaspektrum wurde aufgenommen mit Co-60 als Strahlungsquelle, das bekanntlich Gammastrahlen mit der Energie von etwa 1 MeV ausstrahlt, und einem Grundkörper des Detektors aus Quecksilberjodid HgJ2. Man erhält einen Peak mit zwei Maxima bei etwa 3,1.1014 und 3,5w10 14 Asec. Das Gammaspektrum nach Fig.2 wurde aufgenommen mit der ftir solche Messungen Ublichen Anordnung, die aus einem ladungsempfindlichen Vorverstärker, dem Hauptverstärker und einem nachgeschalteten Vielkanalanalysator bestehen kann. Die Meßkammer wird evakuiert.
Das Material des Grundkörpers kann aus einer Lösung oder aus der Gasphase gezüchtet werden. Mit einem Grundkörper aus Quecksilberjodid HgJ2 erhält man einen Gammadetektor, der ein Spektrum mit wenigstens 10% Halbwertsbreite liefert.
Solche Gammadetektoren haben eine höhere Absorption als die bekannten Germaniumzähler und auch eine höhere Auflösung als die bekannten Szintillatoren. Ein besonderer Vorteil dieser Detektoren besteht darin, daß sie auch bei Raumtemperatur spektroskopieren können.
6 Patentansprüche 2 Figuren

Claims

Patentansprllche G Detektor zum Zählen von Röntgenstrahlen und Kernteilchen einschließlich Gammastrahlen mit einem strahlungsempfindlichen Grundkörper, der mindestens teilweise aus einer der halbleitenden Halogen- oder der halbleitenden Chalcogenverbindungen der Translanthaniden besteht, nach Patent . . . . . (Anmeldung P 20 57 536.4; VPA 70/7557), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Halbleiterkörper (2) und einer der Elektroden (8,10) Jeweils eine Auflage (4,14) aus elektrisch leitendem oder wenigstens halbleitendem Material vorgesehen ist.
2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage wenigstens zum Teil aus Kohle oder Graphit besteht.
3. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage wenigstens zum Teil aus Halogeniden oder Chalcogeniden der Schwermetalle besteht.
4. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage aus einem Material besteht, das dem Grundkörper Kationen oder Anionen entzieht, und dadurch die Randschicht des Grundkörpers verändert.
5. Detektor nach Anspruch 4 mit einem Grundkörper aus Quecksilberjodid, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage wenigstens teilweise aus einer Quecksilberverbindung besteht, die dem Grundkörper Anionen entzieht.
6. Detektor nach Anspruch 4 mit einem Grundkörper aus Quecksilberjodid, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage wenigstens teilweise aus einem Metall (4,14) besteht, das mit Quecksilber ein Amalgam (5 bzw. 15) bildet.

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