DE2128530C3

DE2128530C3 - Detektor für Röntgen- und !"strahlen sowie Kernteilchen

Info

Publication number: DE2128530C3
Application number: DE19712128530
Authority: DE
Inventors: Wolf-Ruediger Dr.-Ing. 8520 Erlangen Willig
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-06-08
Filing date: 1971-06-08
Publication date: 1979-11-15
Also published as: DE2128530B2; DE2128530A1

Description

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Gegenstand des Hauptpatentes 20 57 536 ist ein Detektor für Röntgen- und Gammastrahlen nowie Kernteilchen mit einem strahlungsempfindliohen Grundkörper aus einkrisiallinem, halbleitendem Quecksilberjodid Hgj2.

Wird an die Elektroden eines Detektors eine Spannung von beispielsweise 200 V angelegt, so erhält man einen Strom von etwa 10-" A. Es wurde nun erkannt, daß durch diesen Strom unter Umständen eine Oberflächenladung oder sogar eine Raumladungs.j:one 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 zugrunde, diese ungünstige Wirkung zu beseitigen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens eine der Elektroden aus einem Material besteht, das in der angrenzenden Oberflächenschicht des Grundkörpers Störstellen bildet.

Als Elektrode ist ein Halbleitermaterial oder auch Kohle, insbesondere in Form von Graphit, geeignet. Ferner kann die Elektrode wenigstens zum Teil aus einem Material bestehen, das dem Grundkörper <>o Anionen oder Kationen entzieht und dadurch die Randschicht des Grundkörpers verändert. In Verbindung mit einem Grundkörper aus Quecksilberjodid können die Elektroden vorzugsweise aus einem Metall bestehen, das mit dem Quecksilber ein Amalgam bildet. *>^r> Auch die Legierungen solcher Metalle sind als Elektrode geeignet. Außerdem kann die Elektrode auch aus einer Quecksilberverbindung bestehen, die dem Grundkörper Anionen entzieht Die Elektrode bildet in der entsprechenden Randschicht des Grundkörpers Störstellen, die den Aufbau einer Raumladungszone wenigstens behindern.

Aus A. Kuhn und V. Kment: »Halbleiter- und Krisiailzähler«, Leipzig 1969, S. 201 u. 202, ist es bereits bekannt. Graphit als Elektrodenmaterial bei Detektoren für Röntgen- und Gammastrahlen sowie Kernteilchen zu verwenden.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen. F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Detektors. In Fig.2 ist die Wirkungsweise des Detektors in einem Diagramm veranschaulicht.

Nach F i g. 1 ist ein Detektor zur Energieme ssung von Kernteilchen und Röntgenstrahlen, der vorzugsweise als Gammazähler verwendet werden soll, mit einem strahlungsempfindlichen einkristallinen Grundkörper 2, aus Quecksilberjodid Hgh auf seinen beiden Flachseiten jeweils mit einer Elektrode 4 bzw. 6 versehen, denen jeweils eine Schicht 3 bzw. 5 aus einem Amalgam vorgelagert ist. Die aktive Fläche des Grundkörpers 2 beträgt wenigstens einige mm², vorzugsweise wesentlich mehr als 10 mm², und seine Dicke vorzugsweise mindestens 0,5 mm. Ein Elektrodenanschlußleiter ist mit 10 bezeichnet. Die untere Elektrode 6 ist mit einer Zwischenschicht 7, die als Kleber dient und vorzugsweise Kunststoff oder auch Leitsilber sein kann, auf einer Grundplatte 8 befestigt, die zugleich als Kühlblock zur Wärmeabführung 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 der Elektrode 6 kann ein in der Figur nicht dargestellter zweiter Elektrodenanschlußleiter verbunden sein..

Die Elektroden 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 Elektroden 4 und 6 können beispielsweise aus Gold, Silber, Kupfer oder Platin oder auch aus deren Legierungen mit anderen Metallen bestehen und beispielsweise aufgedampft oder aus einer Lösung auf dem Grundkörper 2 abgeschieden sein. Ferner können sie auch aufgeschmolzen werden. Sie bilden jeweils mit dem Quecksilber des Halbleiterkörpers die vorgelagerte Amalgam-Schicht 3 bzw. 5.

Ferner können die Elektroden auch aus Graphit bestehen, das auf beiden Flachseiten des 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 auf diese Unterlage aufgelegt sein kann.

Den technischen Effekt der Maßnahmen nach der Erfindung erreicht man auch durch eine halbleitende Elektrode, vorzugsweise aus den Halogeniden und Chalcogeniden von Schwermetallen, beispielsweise Quecksilber Hg, Thallium TL, Blei Pb, Wismut Bi und Antimon Sb. Diese Elektroden 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 über der Impulshöhe aufgetragen. Das dargestellte Gammaspektrum wurde aufgenommen mit Co-60 als Strahlungsquelle, das bekanntlich Gammastrahlen mit der Energie von etwa I MeV

ausstrahlt, und einem Grundkörper des Detektors aus Quecksilberjodid HgJ₂. Man erhält einen Peak mit zwei Maxima bei etwa 3,1 · ίθ~¹⁴ und 3,5 · 10—"» Asec. Das Gammaspektrum nach Fig.2 wurde aufgenommen mit der für solche Messungen üblichen Anord-iung, 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 HgJj erhall man einen Gammadetektor, der ein Spektrum mit wenigstens 10% Halbwertsbreite liefert. Solche Gunimadetektoren haben eine höhere Absorption als die bekannten Germaniumzähler und auch eine höhere Auflösung als die bekannten Szintillatoren. Ein besonderer Vorteil dieser Detektoren besteht darin, daü sie uulIi bei Raumtemperatur spektroskopieren können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: ;

1. Detektor für Röntgen- und Gammastrahlen sowie Kernteilchen mit einem strahlungsempfindlichen Grundkörper aus einkristallinem, halbleiten- "> dem Quecksilberjodid HgJ₂ nach Patent 20 57 536, der mit Elektroden versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Elektroden (4, 6) aus einem Material besteht, das in der angrenzenden Oberflächenschicht (3 bzw. 5) des Grundkörpers (2) Störstellen bildet

2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (4, 6) wenigstens zum Teil aus Kohle oder Graphit besteht.

3. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (4, 6) wenigstens zum Teil aus Schwermetall — Halogeniden oder Schwermeiali-Chalcogeniden - besteht.

4. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (4,6) aus einem Material besteht, das dem Grundkörper Kationen oder Anionen entzieht, und dadurch die Randschicht des Grundkörpers verändert.

5. Detektor nach Anspruchs dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (4, 6) wenigstens teilweise aus einer Quecksilberverbindung besteht, die dem Grundkörper Anionen entzieht.

6. Detektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (4, 6) wenigstens teilweise aus einem Metall besteht, das mit dem Jo Quecksilber des Grundkörpers (2) eine Amalgamschicht (3 bzw. 5) bildet.