Radioaktives Zeitnormal
Die Erfindung betrifft ein radioaktives Zeitnormal mit einer radioaktiven Strahlenquelle und einem Festkörperdetektor.
Das Ziel der Erfindung liegt in der Schaffung eines radioaktiven Zeitnormals, welches die nachfolgenden Erfordernisse erfüllt: - Die radioaktive Strahlung soll im wesentlichen mono energetisch sein, damit Schwankungen der Ansprech schwelle der Detektormittel keine Verminderung der
Präzision des Zeitnormals herbeiführen.
- Die Strahlung soll ein geringes Durchdringungsver mögen aufweisen, damit sich die Abschirmprobleme auch bei Zeitmessgeräten kleiner Abmessungen mei stern lassen.
- Die radioaktiven Strahlen sollen nach Möglichkeit unter einem rechten Winkel auf den Festkörper detektor auftreffen, so dass eine unerwünschte Streu ung der Energieverteilung verhindert wird.
Beim Zeitnormal nach der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst worden, dass die Strahlenquelle als flächige Anordnung diskreter Inseln eines Alpha-Teilchen emittierenden Isotops mit einer langen Halbwertszeit ausgebildet ist.
Im folgenden sind unter Hinweis auf die Zeichnung mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes beschrieben. Auf der Zeichnung stellen dar:
Fig. 1 einen schematisch gehaltenen Schnitt einer ausserhalb des Erfindungsgedankens liegenden Anordnung mit einer einzigen Schicht radioaktiven Materials und einem Detektor, wobei zwischen beiden eine mit Öffnungen versehene Maske angeordnet ist,
Fig. 2 eine gegenüber der Fig. 1 vergrösserte Einzelheit der Vorrrichtung nach Fig. 1 zwecks Veranschaulichung ihrer Wirkungsweise,
Fig. 3 einen Teilschnitt durch ein radioaktives Zeitnormal nach der Erfindung,
Fig. 4 eine Einzelheit des Zeitnormals nach Fig. 3 zur Veranschaulichung der Wirkungsweise,
Fig. 5 in auseinandergezogener Perspektivansicht eine Anordnung der in Fig. 3 gezeigten Art,
Fig. 6 eine modifizierte Ausführungsform des erfindungsgemässen Zeitnormals im Schnitt,
Fig.
7 eine Aufsicht auf eine vielzellige Festkörper Strahlendetektor-Anordnung,
Fig. 8 das Schaltschema einer einzigen Zelle und eines zugeordneten A usgangsstromkreises,
Fig. 9 das Schaltschema des elektrischen Stromkreises der vielzelligen Detektor-Anordnung,
Fig. 10 eine Aufsicht auf einen Mikrostromkreis für einen vlelzelligen Strahlendetektor und
Fig. 11 einen Schnitt nach der Linie 11-11 der Fig. 10.
Zum besseren Verständnis der Erfindung sollen zunächst die Anforderungen an ein Alpha-Teilchen emittierendes, radioaktives Isotop näher erläutert werden.
Obschon im Handel zahlreiche Radioisotope mit natürlicher Alpha-Strahlung erhältlich sind, eignen sich unter diesen viele deshalb nicht, weil ihre Halbwertzeiten nicht den Werten genügen, welche für ein Zeitnormal erforderlich sind. Dies ist in der nicht vorveröffentlichten schweizerischen Patentschrift 512771 detailliert ausgeführt.
Die folgenden Radioisotope eignen sich zusätzlich zu den in der genannten Patentschrift aufgeführten Substanzen fiir den angegebenen Zweck:
Radioisotop Halbwertzeit (lahre)
Plutonium - 239 2.436 X 104
Uran - 238 4.51 X 109
Uran - 235 7.1 X 108
Neptunium - 237 2.2 x 10"
Wie aus der Darstellung gemäss Fig. 1 entnommen werden kann, wird eine Schicht 10 des ausgewählten Radioisotops auf cinc Platte 11 aufgebracht, für welche sich Platin oder Aluminium als Werkstoff eignet. Es kann auch jeder andere Werkstoff Verwendung finden welcher eine ausreichende mechanische Stütze bildet und vorzugsweise auch Abschirmeigenschaften aufweist.
Um die Streuung der Energieverteilung auf einem Minimum zu halten, wird die Schicht so dünn und so gleichförmig wie möglich aufgetragen. Das radioaktive Material kann in einer sehr dünnen Lösung auf die Platte aufgebracht werden. Nach dem Trocknen der Lösung haftet der resultierende Film an der Platte.
Als Detektor 12, welcher die von der Schicht 1 emittierenden Alpha-Teilchen aufzufangen hat, kann ein handelsüblicher Festkörperdetektor mit einer Oberflächensperrschicht oder mit einer diffundierten Flächenschicht Verwendung finden. Eine Maske 13 liegt zwischen einer einzigen, kontinuierlichen, radioaktiven Schicht 1 () und dem Detektor 12. Die Maske 13 hat Öffnungen 13A, 13B, 13C usw., welche zueinander parallel Kanäle gleichen Querschnittes für die Ausstrahlungen bilden. Eine solche Anordnung liegt nicht im Rahmen der vorliegenden Erfindung, sie ist nur zum Zwecke einer Erläuterung der Erfindung dargestellt.
Die Fig. 2 veranschaulicht die Bahnen der unter verschiedenen Winkeln von verschiedenen Punkten der Quelle 10 emittierenden Teilchen, welche zu der Oberfläche des Detektors 12 hin wandern. Die Bahn P1 liegt senkrecht zu der Oberfläche des Detektors 12. Dies ist der kürzeste und direkteste Weg. er schafft eine maximale Energie. Der Auftreffwinkel der Bahn P ist ein solcher, dass die Bahn durch die obere Kante der Maske hindurchgeht, so dass durch diese etwas Energie absorbiert wird, während die restliche Energie der Teilchen, die den Detektor erreichen, reduziert wird.
Die Bahn P: < schneidet die untere Kante der Maske, die Energie wird hier in einem noch viel grösseren Masse reduziert. Auch die Bahnen P1, P, und P; ; durch- dringen verschiedene Dicken des Festkörpers der Maske, so dass ihre Energie durch Absorption mehr oder weniger reduziert wird.
Es kann also festgehalten werden, dass nur die Teilchen in der Bahn P1 im Detektor einen verhältnismässig grossen Ausgangsimpuls erzeugen, während die Teilchen der anderen Bahnen Impulse hervorrufen, welche unterschiedliche Amplituden aufweisen. Weil nun die Alpha-Teilchen emittierende Quelle nahezu monoenergetisch ist, wird der Detektor so reagieren, als ob die Quelle eine gestreute Energieverteilung aufweisen würde, was für ein Zeitnormal unerwünscht ist.
In den Fig. 3 und 4 ist nun schematisch ein Zeitnormal nach der Erfindung dargestellt, bei welchem die beschriebenen Nachteile nicht auftreten. Das Zeitnormal umfasst eine Platte 11, auf welcher in einer ebenen Anordnung dünne Inseln 14A, 14B, 14C usw. eines Radioisotops angeordnet sind, welches Alpha-Teilchen emittiert. Zwischen dieser radioaktiven Quelle und der Oberfläche des Festkörper-Strahlendetektors 12 ist eine Maske 13 angeordnet. Diese Maske besitzt einen oberen Teil I und einen unteren Teil II, um so eine komplementäre Anordnung von Öffnungen 15A, 15B, 15C usw. zu bilden. Jede Insel 14A, 14B usw. ist in bezug auf die ihr zugeordnete Öffnung zentriert. Der obere Bereich jeder Öffnung besitzt einen verhältnismässig grossen und gleichförmigen Querschnitt, welcher gleich gross oder grösser als der Durchmesser der Insel ist.
Der untere Bereich der Öffnung wird durch den unteren Teil 11 gebildet, er weist an seiner oberen Seite einen kleineren Durchmesser auf, welcher vorzugsweise gleich oder etwas grösser als der Durchmesser der zugeordneten Insel ist. Die untere Seite der Öffnung ist abgeschrägt, um so eine V-förmige Mündung mit wachsendem Querschnitt zu schaffen.
Die bevorzugte Geometrie der Maske 13 verhindert Energieverluste, welche beim Durchdringen einer Öffnungskante nahe einer radioaktiven Insel auftreten könnten. Aus Fig. 4 ist erkennbar, dass die Bahnen Pa, Pb und Pc senkrecht zur Detektoroberfläche verlaufen und nicht durch die Maske behindert sind. Die Bahnen Pd und Pe, welche sehr kleine Auftreffwinkel aufweisen, werden durch den oberen Teil I der Maske aufgefangen und dadurch vollständig absorbiert.
Wegen der abgeschrägten unteren Kanten der Öffnungen gehen die Bahnen Pf, Pg und Ph, welche zur Oberfläche des Detektors nicht senkrecht liegen, mit dieser jedoch einen grossen Auftreffwinkel einschliessen, unmittelbar in die Dctektoroberfläche, ohne dass sie eine Öffnungskante durchdringen; sie werden folglich auch nicht abgeschwächt. Eine Eliminierung der detektorseitigen Öffnungskante durch eine abgerundete Formgebung derselben bewirkt eine Verringerung der Anzahl der Teilchen, die durch das Maskenmaterial in ihrer Energie abgebaut werden können.
Die mit Öffnungen versehene Maske 13 verhindert, dass Teilchen von irgendeiner Insel in den benachbarten Bereich der Detektoroberfläche unter einem kleinen Auftreffwinkel einfallen können. Die Maske sorgt also dafür, dass der tatsächliche Auftreffwinkel einen bestimmten Wert nicht unterschreitet. Die Geometrie der Öffnungen in der Maske ist so, dass sowohl die Kantenwirkungen auf ein Minimum hcrabgesetzt wie auch Luftspaltverluste reduziert werden.
In Fig. 5 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemässen Zeitnormals dargestellt, wie sie in der Praxis Verwendung finden kann. Die Platte 11 für die radioaktive Quelle ist eine dünne Scheibe aus geeignetem Abschirmmaterial, auf welcher dünne, kreisförmige Inseln l4A, 1AB usw. eines radioaktiven Materials in gleichiörmiger Ordnung und gleichen gegenseitigen Abständen aufgebracht sind. Das aufgebrachte radioaktive Material emittiert Alphateilchen.
Die Maske 1 3 umfasst eine obere, kreisförmige Platte I mit relativ grossen Öffnungen einer mit den Inseln komplementären Form und Anordnung. Der Durchmesser dieser Platte I ist gleich dem Durchmesser der Platte 11. Eine untere Platte II ist mit kleineren Öffnungen in entsprechender Anordnung versehen, deren untere Seite V-förmig gestaltet ist, wie dies in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben worden ist. Unterhalb dieser unteren Platte 11 ist ein scheibenförmiger Fcstkörper-Strahlendetektor 1 2 angeordnet.
Wenn die vier Platten sandwichartig aufeinandergelegt sind, erhält man dadurch ein in hohem Masse kompaktes und leistungsfähiges Zeitnormal, welches so in ein kleines Zeitmessgerät, wie z. B. eine Armbanduhr, eingebracht werden kann. Die Geometrie der Maske ist dabei derartig, dass die Strahlen auf die Detektoroberfläche nahezu senkrecht auftreffen und dass weiterhin verhindert wird, dass Teilchen von irgendeiner der Inseln auf einen benachbarten Bereich der Detektoroberfläche auftreffen, welcher einer anderen Insel zugeordnet ist. Vorzugsweise ist der Durchmesser jeder Insel oder der Durchmesser des eine nicht kreisförmige Insel einhüllenden Kreises nicht grösser als der doppelte Abstand zwischen der Oberfläche der Insel und der Ebene des Detektors. Der Durchmesser jeder Masken öffnung ist nicht kleiner als der Durchmesser der Insel oder des diese umhüllenden Kreises.
Bei den bekannten Festkörper-Strahlendetektoren wird ein elektrisches Feld quer über eine Region niedriger Leitfähigkeit aufgebaut, welche die Ladungs Depletionsschicht bei einer umgekehrt vorgespannten Diode ist. Wenn nun ein geladenes Teilchen das Halb leitermedium durchquert, werden in diesem paarweise Elektronenlöcher erzeugt. Diese Ladungen werden durch das elektrische Feld getrennt. Das resultierende elektrische Signal kann einem Messsystem übermittelt werden, um so hinsichtlich der festgestellten Teilchen eine auswertbare Information zu erhalten.
Die bekannten Festkörper-Detektoren weisen als Hauptnachteil eine insbesondere gegenüber Teilchen geringer Energie sehr niedrige Ansprechbarkeit oder Empfindlichkeit auf, denn solche Teilchen werden mit einer hohen Wahrscheinlichkeit absorbiert, bevor sie die Depletionsschicht erreichen, und selbst dann, wenn ein Ladungspaar in dieser Schicht erzeugt wird, ist der Quantenwirkungsgrad auf ein Paar je Teilchen begrenzt, ohne dass die Möglichkeit einer Vervielfachung gegeben ist, wie in Geiger-Müller-Zählrohren und Proportionalitätszählern.
Die geringe Empfindlichkeit bedingt im Falle der Detektoren 12 der vorbeschriebenen Figuren eine Verstärkung mit einem hohen Verstärkungsfaktor. Das Ausgangssignal der bekannten Festkörper-Strahlendetektoren liegt jedoch im Millivolt-Bereich und ist in seiner Amplitude nicht viel ausgeprägter als das Geräuschniveau der ihnen zugeordneten elektronischen Verstärkungsstromkreise, die zum Anheben des Signals auf ein Niveau dienen, das sich für eine Messung und eine Analyse eignet. Dieses Geräusch kann Störsignale auslösen, welche als solche von den Strahlensignalen nicht unterschieden werden können, wodurch wiederum die Empfindlichkeit und das Energieauflösevermögen des Detektorsystems ungünstig beeinflusst werden.
Die in den Fig. 7 bis 11 gezeigten Ausführungsformen besitzen eine vielzellige Festkörper-Strahlendetektor-Anordnung, welche in Abhängigkeit von den auftreffenden Strahlen äusserst kräftige Signale erzeugen.
Der Detektor kann aus einer Anzahl einzelner strahlenempfindlicher Halbleiterzellen mit einer Oberflächensperrschicht oder mit einer diffundierten Schicht aufgebaut sein, wobei jede Einzelzelle eine kleine Fläche und eine niedrige Innenkapazität aufweist.
Die Zellen sind parallel geschaltet, im übrigen sind sie gegeneinander elektrisch isoliert angeordnet, wodurch die Gesamtkapazität der Anordnung niedrig gehalten werden kann, während der Detektions-Wirkungsgrad dieser Anordnung im wesentlichen einem einheitlichen Strahlendetektor gleich ist, dessen Oberfläche den addierten Flächen der Einzelzellen entspricht. Der Signalausgang des vielzelligen Detektors ist jedoch weit grösser als derjenige eines einzelnen Detektors.
In der Anordnung gemäss Fig. 6 ist der vielzellige Festkörper-Strahlendetektor mit einer Anordnung radioaktiver Inseln 14A, 14B usw. kombiniert. Zugeordnet ist auch eine mit Öffnungen versehene Maske 13 der in Fig. 3 gezeigten Art. Der vielzellige Detektor setzt sich zusammen aus einer Anordnung kleiner Strahlendetektorzellen 16A, 16B usw., deren Durchmesser im wesentlichen denjenigen der radioaktiven Inseln entspricht und welche zu diesen deckungsleich angeordnet sind.
Die Zellen 16A, 16B usw. sind je mit einer Diode 17A, 1 7B usw. in Reihe geschaltet. Diese Serienschaltungen liegen zueinander parallel, wodurch die Gesamtkapazität der Anordnung der Zellen klein gehalten werden kann. Die parallel geschalteten Detektorzellen werden in der Praxis an einen Ausgangsstromkreis angeschlossen, der eine entgegengesetzte Vorspannung an die Zellen legt.
Ionisationskammern und Festkörper-Strahlendetektoren mit einer Oberflächen-Sperrschicht oder einer diffundierten Schicht unterscheiden sich im wesentlichen in der Natur des strahlenempfindlichen Volumens. Die Kammer macht Gebrauch von einem gasförmigen Medium, während Festkörperdetektoren ein festes Halbleitermedium besitzen. In beiden Fällen werden aufgeladene Ionen und diesen zugeordnete freie Elektronen durch die auf den Detektor auftreffenden Strahlen freigesetzt. Durch ein angelegtes elektrisches Feld werden sie dann aus der Ionisationszone herausgelenkt. Die Bewegung dieser Ladungen stellt einen im Detektor fliessenden elektrischen Strom dar, welcher sich im äusseren Stromkreis als Strom- oder Spannungsimpuls äussert.
Eine Ionisationskammer mit einer Wandelektrode und mit einer von dieser durch ein dielektrisches und gasförmiges Medium getrennt angeordneten zentralen Elektrode kann als ein Kondensator angesehen werden.
Die Grösse der durch die Kammer erzeugten Spannungsimpulse 1 Vo kann mit der folgenden Gleichung errechnet werden: C (1) wobei Q die Menge der durch das ionisierende Teilchen freigesetzten Ladung und C die Kapazität des Ionisationskammer-Strahlendetektors ist.
Zum Errechnen der Kapazität einer grossen Anzahl geometrischer Formen der Leitoberflächen, wie beispielsweise von Kugeln und Zylindern, die entweder konzentrisch oder sonstwie angeordnet sind, stehen Gleichungen zur Verfügung. Die Kapazität eines üblichen Kondensators aus zwei oder mehr parallel eng nebeneinander angeordneten Leiterplatten grosser Fläche errechnet sich wie folgt:
KS
C = 0.0885 x (2) wobei:
C = Kapazität in tt,,
K = dielektrische Konstante (Luft = 1),
S = Fläche einer Platte in cm2, t = Abstand der Platten in cm.
Wenn gleich eine Ionisationskammer streng genommen nicht unter diese Gleichung fällt, ist ihre Kapazität doch direkt proportional der Elektrodenfläche der Kammer und umgekehrt proportional dem Abstand zwischen den Elektroden. Für Festkörperdetektoren kommt die Geometrie derjenigen solcher paralleler Leiterplatten näher, so dass die Gleichung (2) auf solche Detektoren unmittelbarer anwendbar ist.
Für einen Flächen- oder Sperrschicht-Detektor ist dieser Abstand zwischen den Platten eine Funktion der Depletionsschicht. Die Dicke dieser Schicht ist proportional der Quadratwurzel des Widerstandes des Halbleitermaterials und der Quadratwurzel der Grösse der angelegten Vorspannung. Es kann damit dieser Abstand in geringem Masse durch Veränderung der Grösse der angelegten Gegenspannung gesteuert werden. Der in dieser Weise bewirkten Kapazitätsänderung sind jedoch in der Praxis Grenzen gesetzt.
Wie sich aus der Gleichung (1) ergibt, ist bei kleinerer Kapazität des Festkörperdetektors für eine vorgegebene Ladungsmenge die Ausgangsspannung grösser.
Anderseits ist bei einer grösseren Oberfläche die Kapazität grösser und demzufolge die Ausgangsspannung kleiner. Eine grosse Oberfläche ist im Hinblick auf den Detektions-Wirkungsgrad vorteilhaft, denn es wird dadurch eine grosse Fläche des Halbleiters den auftreffenden Strahlen ausgesetzt.
Der Festkörper-Detektor nach Fig. 7 setzt sich aus einer planparallelen Anordnung identischer, quadratischer Zellen 10 zusammen, von welchen zum Zwecke der Veranschaulichung insgesamt nur vierundsechzig Zellen gezeigt sind, welche in acht parallelen Reihen zu je acht Zellen angeordnet sind. Jede Zelle 10 weist ein einzelnes strahlenempfindliches Festkörperelement auf.
Diese Zelle kann ein Halbleiterelement mit einer P-N Schicht sein (Fig. 8), die an einem äusseren Stromkreis angeschlossen ist, welcher mittels einer Batterie B oder einer anderen Gleichstromquelle eine in bezug auf die P-N-Schicht umgekehrte Vorspannung an die Zelle legt.
Die schematisch durch Pfeile dargestellte, auftreffende Strahlung fällt auf die N-Fläche. Der quer über die P-N-Fläche erzeugte Stromimpuls fliesst durch einen Ladungswiderstand R und erzeugt ein Ausgangssignal.
Während die P-N-Fläche auf vielerlei Arten hergestellt werden kann, wurde gefunden, dass es für das Erreichen eines hohen Auflösungsvermögens der auf die auftreffenden Strahlen zurückzuführenden Stromimpulse besonders vorteilhaft ist, eine P-N-Fläche zu bilden, deren Depletionsbereich sich innerhalb 1 die N-Fläche bis zu wenigstens einer Tiefe erstreckt, die gleich dem Durchdringungsbereich der auftreffenden Teilchen in dem Halbleiterkristall ist. Zur Herstellung dieser bevorzugten Ausführungsform einer Fläche findet ein P-Silizium-Material mit einem hohen Widerstand Verwendung, der in der Grössenordnung von 1000 Ohm - cm und höher liegen kann. Eine N-gedopte Region wird dadurch gebildet, dass man Phosphor in den Kristall diffundiert, Phosphor ist ein N-Fremdstoff.
Ein angereicherter N-Bereich wird in dem Kristall vorzugsweise in der Schichtstärke 1 llm erzeugt. Eine detaillierte Beschreibung der Herstellung solcher Festkörperdetektoren ist in der Zeitschrift Nucleonics , Februar 1960, Band 18, Nr. 2 in dem Aufsatz Tiny Semiconductor Is Fast Linear Detector zu finden.
Jede Zelle 10 in der Anordnung eines solchen Detektors Ist sehr klein und weist eine sehr geringe Innenkapazität auf. Um einen vielzelligen Detektor von hoher Widerstandsfähigkeit zu erzeugen, sind die Zellen 10, von welchen in Fig. 9 nur fünf gezeigt sind, parallel geschaltet. Eine Diode 11 ist in Reihe mit jeder Zelle geschaltet.
Die aus Zellen 10 und Dioden 11 bestehende Parallelschaltung ist mit dem Ausgangswiderstand R in Reihe geschaltet, so dass der resultierende Ausgangsimpuls das Sammelergebnis des durch alle Zellen der Anordnung in Abhängigkeit von den auftreffenden Strahlen fliessenden Stromes ist. Jede Zelle ist jedoch gegenüber der anderen Zelle elektrisch isoliert, denn der Weg zwischen zwei beliebig benachbarten Zellen wird durch zwei in Reihe und gegeneinander geschaltete Dioden gebildet. Die Gesamtkapazität der Anordnung paralleler Zellen ist demzufolge nicht ein Vielfaches der Kapazitäten der einzelnen Zellen, sie kommt vielmehr dem Wert einer einzigen Zelle nahe.
Die resultierende Spannungserhöhung des Strahlendetektor-Signals wird für die durch den vielzelligen Detektor erzeugte Spannung 1 Vr durch folgende Glei- chung erfasst: dV1=-Q = Q¯Q¯ =n.iVo (3)
Co - C/n wobei:
C Kapazität eines einzelligen Standard-Festkörperdetektors, dessen wirksame Oberfläche gleich den addierten Oberflächen der Zellen des vielzelligen Strahlendetektors ist,
Co Kapazität einer Einzelzelle, n - Anzahl der Zellen.
Aus der vorstehenden Gleichung (3) ist erkennbar, dass die Spannung am Ausgang eines vielzelligen Strahlendetektors weit grösser ist als die Spannung, die durch einen einzelligen Standard-Festkörperdetektor derselben wirksamen Oberfläche erzeugt wird. Der Gesamt-Wirkungsgrad des vielzelligen Detektors ist trotzdem so gut wie derjenige eines einzelligen Detektors, weil die der auftreffenden Strahlung ausgesetzte Fläche gross ist.
Weist daher ein einzelliger Festkörperdetektor eine Oberfläche von beispielsweise 0,5 cm'auf, dann kann man unter Verwendung bekannter Mikrostromkreise ohne Schwierigkeit eine vielzellige Detektoranordnung mit im wesentlichen der gleichen Netzfläche herstellen, bei welcher n in der Grössenordnung von 1000 liegt.
Ohne Verwendung eines Verstärkers kann deshalb eine l00üfacl'.e Anhebung der Signalspannung erreicht werden. Ein weiterer Vortcil ist darin zu sehen, dass das in dem Detektor erzeugte Volumengeräusch nicht mit dem Signal verstärkt wird, so dass ein enorm verbessertes Verhältnis von Signal zu Geräusch erhalten wird.
Es ist ohne weiteres erkennbar, dass man in mannigfacher Weise Mikrostromkreise für eine Anordnung aus einem vielzelligen Detektor mit den Zellen verbundene Sperrdiode herstellen kann. Vorzugsweise sollte eine solche Schaltung gewählt werden, bei welcher die Sperroder Isolationsdioden gegen die auftreffende Strahlung abgeschirmt sind, und zwar entweder mittels einer geeigneten Maske oder mittels einer gecigneten Montage im Detektorgehäuse.
In den Fig. 10 und 11 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Mikrostromkreises dargestellt, bei welcher eine planparallele Anordnung strahlenempfindlicher Halbleiterzellen 10 mit Isolationsdioden kombiniert ist, um eine Strahlendetektoranordnung der in Fig. 3 schematisch gezeigten Art zu bilden. Zwecks Herstellung eines derartigen Detektors, wird ein N-Dopmittel mittels einer geeigneten Maske in eine P-Siliziumscheibe mit einem hohen Widerstand eindiffundiert, um so die erwünschte Geometrie der Detektorzelle zu erzeugen.
Die in Fig. 11 gestrichelt eingezeichnete Depletionsregion D oder der empfindliche Bereich der einzelnen Zellen wird in einer P-Unterlage erzeugt. Der Abstand zwischen den Zellen ist ein solcher, dass sich benachbarte Depletionsregionen wechselseitig nicht überlap pen. Ein kleinerer P-Bereich, welcher die Isolationsdiode 11 bildet, wird dann in das N-Material eindiffundiert. Der N-Bereich dient deshalb für die Strahlendetektorzelle 10 und die Isolationsdiode 11 als gemeinsames Flächenmaterial.
Schliesslich wird eine Schutzoxydschicht 12 auf die gesamte Oberfläche dieses Gefüges aufgebracht. Die Stärke der Oxydschicht wird ausreichend dünn gehalten, um eine vernachlässigbar kleine Absorption der auftreffenden Strahlen zu bewirken. Ein metallischer Kontakt 13 durchdringt die Oxydschicht und ragt bis in den P-Bereich der Isolationsdiode. Der Kontaktkopf ist breit gehalten, um die unter ihm liegende Isolationsdiode gegen Strahlung abzuschirmen.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die Anwendung von Strahlung nuklearen Ursprunges. Es kann auch ein lichtempfindlicher Festkörper-Strahlendetektol benützt werden. Dank seiner spannungserhöhenden Eigenschaften ist der vielzellige Festkörper-Strahlendetektor den bekannten einzelligen Detektoren für die Erfassung von Lichtimpulsen eines Szintillators überlegen.