AT277403B - Detektor zur Registrierung und Ortsbestimmung von Strahlungsteilchen - Google Patents

Description

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  Detektor zur Registrierung und Ortsbestimmung von Strahlungsteilchen 
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 Amplitudenverhältnis der Impulse-A und   B--ist   ein Mass für den Ort in x-Richtung der   Ladungssammlung   und damit des registrierten Teilchens und das Amplitudenverhältnis der Impulse   --C   und   D-ist   ein Mass in der y-Richtung. Dadurch lässt sich der Ort des registrierten Teilchens festlegen. 



   Will man Neutronen registrieren, so muss man einen andern Sekundärprozess dazwischenschalten. 



  Dies kann   z. B.   durch eine mit   BFg gefüllte   Ionisationskammer erfolgen. Es findet dann eine na-Reaktion statt, wobei das gebildete Sekundärteilchen, wie oben angeführt, gemessen werden kann. 



   Auch   Spaltkammern,   die im allgemeinen zum Nachweis thermischer Neutronen dienen, lassen sich in der erfindungsgemässen Weise herstellen. Auf einer der Elektroden wird hiezu ein spaltbares Material, z. B. Uran oder Plutonium, aufgebracht. Die einfallenden Neutronen werden dann durch die energiereichen Impulse der Spaltungstrümmer nachgewiesen. 



   In Fig. 2 ist die Anwendung der Erfindung bei einem Halbleiter gezeigt. Auf der oberen Seite des Halbleiterkristalles--9--sind Zonen--10--aufgedampft und einlegiert. Die Zonen bestehen aus einem gutleitenden Material,   z. B.   aus Aluminium. Zwischen den einzelnen   Zonen --10-- befinden   sich isolierende   Zwischenräume --11--,   die auch in Form einer Rille in den Halbleiterkristall eingeätzt werden können. An einem Ende sind die Zonen mit   Zungen --12-- versehen.   Um die einzelnen   Zungen --12-- miteinander   zu verbinden, ist der   Halbleiterkristall längs   eines Streifens   --13--   dotiert. So kann man   z.

   B.   einen Ge-Kristall mit Phosphor dotieren,   d. h.   man lässt den Phosphor längs des   Streifens --13-- in   den Halbleiterkristall eindiffundieren. Der   Streifen-13-   wirkt dann als Widerstandsschicht und entspricht somit dem Widerstand --Rx-- gemäss Fig.1 Wie dieser wird der Streifen mit dem Abgriff für die Impulse-A und B-verbunden. Auf der unteren Seite des Halbleiterkristalles sind in ähnlicher Weise   Zonen --14-- aufgedampft,   deren Zungen   --15--   durch den Widerstandsstreifen--16--miteinander verbunden sind. An diesen Widerstandsstreifen sind die Abgriffe für die Impulse-C und D-angeschlossen. Die Zonen --10-- sind zu den   Zonen-14--um 90    versetzt.

   In der Fig. 2 ist zur besseren übersicht die unterste Schicht des Detektorkristalles getrennt gezeichnet. Durch die   pfeile --17-- ist   jedoch angedeutet, dass diese Schicht auf der Unterseite angeordnet zu betrachten ist. 



   In der Fig. 3 ist eine weitere Möglichkeit dargestellt. Hier sind die   Zonen --18-- auf   dem Träger --19-- befestigt. Jede Zone --18-- ist über eine   Lötstelle --20-- mit   einem Widerstand   --21-- verbunden.   Die   Zonen --18-- liefern   dann wieder die Impulse-A und   B--,   während die Impulse-C und D-durch die Zonen auf der andern Seite des Trägers abgegeben werden. 



   In Fig. 4 ist schematisch eine Ionisationskammer dargestellt. Die   Zonen --22-- sind   an einem Träger --23-- und die   Zonen-24-an   einem   Träger-25-befestigt. Die   Elektroden sind von einem   Gehäuse --26-- umgeben,   das mit einem Gas gefüllt ist. Als Gase kommen, wie bereits erwähnt,   u. a. BFg   sowie He und Ar in Frage. Ausserhalb des Gehäuses --26-- befinden sich dann die Widerstände --27 und 28--, die mit den Abgriffe für die Impulse--A und B bzw. C und D-verbunden sind. 



   Im vorhergehenden wurde die Erfindung an Hand von rechtwinkeligen Koordinaten beschrieben. 



  Bei vielen Anwendungen ist die Registrierung in einem Polarkoordinatensystem günstiger. Dabei ist unter Umständen auch nur die radiale Verteilung interessant. In einem solchen Fall ist es erforderlich, zumindest die Zoneneinteilung einer Elektrode ringförmig zu gestalten. 



   In Fig. 5 wurde die Teilung der Elektrode in Polarkoordinaten angeordnet. Die eine Elektrode 
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 Elektrodenflächen können auch gekrümmt sein ; so können   z. B.   die Elektroden als Kugelschalen ausgebildet sein, die dann in irgend einer Art in Zonen geteilt sind. Eine andere Möglichkeit der Ortsbestimmung ist die, dass der Impulsabgriff für jede Zone einzeln erfolgt" wobei dann die entsprechenden Signale direkt einer elektronischen Rechenmaschine zugeführt werden können, die daraus die eigentliche Ortsbestimmung ermittelt. 



   Im folgenden soll an Hand der Fig. 4 der Vorgang bei der Ortsbestimmung näher beschrieben werden. Es ist günstig, wenn die Einstrahlrichtung--33--senkrecht zu den Elektroden steht, da andernfalls Fehler bei der Ortsbestimmung auftreten können. Das Gammaquant trifft innerhalb des   Gehäuses-26-auf   ein Gasmolekül, wodurch entweder ein Photoeffekt, ein Comptoneffekt oder eine Paarbildung auftreten kann. Diese Erscheinungen können auch nebeneinander erfolgen. Bei dem Photo- und Comptoneffekt werden Elektronen abgelöst, die dann ihrerseits weitere Gasmoleküle ionisieren (Spurbildung). Die entlang der Spur gebildeten Ladungsträger werden entsprechend ihrer Ladung an den beiden Elektroden gesammelt.   Mit-34-ist   dieser Vorgang symbolisiert.

   Bei der 

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 Paarbildung treten zusätzlich zu den Elektronen noch Positronen auf. 



   Sind die einfallenden Teilchen Neutronen und besteht die Gasfüllung aus BF3, so tritt hier eine na-Reaktion auf, wobei dann das gebildete a-Teilchen die Ionisierung bewirkt. 



   Beim Halbleiter tritt prinzipiell der gleiche Vorgang auf, wie oben beschrieben. Die aufgedampften Elektroden sind so dünn, dass ein einfallendes Teilchen die Elektroden ohne wesentliche Wechselwirkung durchsetzt. Es wird auch hier einer der genannten Effekte auftreten. Die Ladungsträger sind im Leitungsband die Elektronen und im Valenzband die Löcher, wie dies in der Theorie allgemein dargestellt wird. 



     PATENTANSPRÜCHE   : 
1. Detektor zur Registrierung und Ortsbestimmung von Strahlungsteilchen mit zwei flächenförmigen, einander gegenüberliegenden Elektroden, deren jede in von einander getrennte Zonen zerlegt ist, die, vorzugsweise über Widerstände, mit Kontakten zur Abnahme von Ausgangssignalen 
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Claims (1)

1. dass die Zonen (10) einer Elektrode jeweils auf einer Seite eines Halbleiters (9) aufgedampft sind, der in einem festgelegten Bereich (13, 16) durch eine Dotierung leitend gemacht ist, durch die die Enden der Zonen miteinander und mit den Abgriffen (A, B, C, D) verbunden sind.