HU184509B

HU184509B - Semiconductor detector for measuring dosage rate of irradiation

Info

Publication number: HU184509B
Application number: HU57482A
Authority: HU
Inventors: Jozsef Keleti; Tivadar Toeroek
Original assignee: Villamos Ipari Kutato Intezet
Priority date: 1982-02-25
Filing date: 1982-02-25
Publication date: 1984-09-28

Abstract

A találmány dozimetriai célokra előnyösen használható félvezető detektor, amely házból, kivezetésekből és olyan detektorlapkából áll, amelynek alapanyaga germániumtartalmú szilícium, és benne lítium iondrifteléssel n-i-p szerkezet van kialakítva. Az alapkristály germániumtartalma már néhány százalék esetén is jelentősen megnöveli a detektor detektálási hatásfokát mind a foto-, mind a Compton-kölcsönhatás valószínűségének megnövekedése folytán. Ez a körülmény különösen abban a 200 KeV alatti energiatartományban hatásos, amelyben az eddig ismert félvezető dozimetriai detektorok jelszáma kevés volt a kedvező energiafüggetlenség biztosításához. Az igen alacsony energiáknál fellépő többletjel az ismert szűrőzéssel, a nagyobb energiáknál mutatkozó energiafüggőség pedig az ismert elektronikus kompenzálással csökkenthető. -1-The invention relates to a semiconductor detector which is preferably used for dosimetric purposes, consisting of a housing, terminals and a detector plate having a basic material of germanium-containing silicon and a lithium ion spin n-i-p structure therein. The germium content of the base crystal significantly increases the detection efficiency of the detector even after a few percent, due to the increased probability of both photo and Compton interaction. This circumstance is particularly effective in the energy range of less than 200 KeV, in which the known semiconductor dosimetric detectors have had a low number of signals to provide favorable energy independence. The extra low energy signal can be reduced by the known filtering and the energy dependence of the higher energies can be reduced by the known electronic compensation. -1-

Description

A találmány besugárzási dózisteljesítmény mérésére szolgáló félvezető detektor, amelynek megemelt detektálási hatásfoka lehetővé teszi az eddigieknél kevésbé energiafiiggő mérőműszer szerkesztését.The present invention relates to a semiconductor detector for measuring radiation dose rate power, and its improved detection efficiency enables the design of a less energy-dependent measuring instrument.

A félvezető detektoroknak a dozimetriában történő í alkalmazásánál igen nagy hátrány a detektorok anyaga és a sugárzás közötti kölcsönhatás, így a detektálási hatásfok erős energiafüggése különösen az alacsony energiájú (200 KeV alatti) tartományban. A viszonyokat j61 ismerteti a 155666. számú magyar szabadalom, és 1 a kérdés egy megoldását is tartalmazza.The use of semiconductor detectors in dosimetry has a major disadvantage in the interaction between the material of the detectors and the radiation, thus the high energy dependence of the detection efficiency, especially in the low energy (below 200 KeV) range. The relations j61 are described in Hungarian Patent No. 155666 and 1 also provides a solution to this question.

Ennél a megoldásnál nagy rendszámú anyagból álló réteg veszi körül a detektorkristály felületének egy részét, vagy a ház belsejét, a detektorkristály pedig úgynevezett felületi záróréteges kivitelű, amely vékony „ablaka” 1 révén alkalmas e nagy rendszámú rétegben keletkező szekunder elektronok észlelésére. Ennek a megoldásnak egyik hátránya éppen ebben a tényben rejlik, azaz hogy ilyen felületi záróréteges detektorkristályra épül, amely sokkal precízebb technológiát igényel, drágább és kénye- 2 sebb eszköz, mint a közönséges n-i-p detektor. Másik hátránya, hogy a jelszámnövelő hatás csak korlátozottan érvényesül, a nagy rendszámú réteg vastagságát ugyanis hiába növelik, önabszorpció miatt több elektron úgysem juthat a detektorba. Harmadik hátránya az irányfüggés, 2 a detektorkristályt ugyanis csak egy oldaláról határolja a vékony ablak.In this solution, a layer of a large number of materials surrounds a portion of the surface of the detector crystal or the inside of the housing, and the detector crystal is a so-called surface barrier design which is capable of detecting secondary electrons in this large number of layers. One disadvantage of this solution lies precisely in the fact that it is based on such a surface barrier detector crystal, which requires much more precise technology, is more expensive and more convenient than a conventional n-i-p detector. Another disadvantage is that the signal-increasing effect has only a limited effect, since the thickness of the high-order number layer is increased in vain, because more electrons cannot get into the detector due to self-absorption. The third disadvantage is the directional dependency 2, because the detector crystal is only bordered on one side by a thin window.

A találmány célja az ismert megoldás hátrányainak kiküszöbölése és robusztus, erőteljes hatású jelszámnövekedést biztosító, így energiafüggetlenebb dozimetriai í detektor létrehozása,SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to overcome the disadvantages of the prior art and to provide a robust, powerfully effective signal increase detector such as a more energy independent dosimetric detector,

A gammasugár-spektroszkópiában már sikerrel alkalmaztak olyan felületi záróréteges félvezető detektort, amelynek szilícium alapanyaga néhány százalék germániumot is tartalmazott (P. Alexander, H. Shulman, Nucl. Instrum and Methods 1972, 104, 597., és Bacsó J. és társai: Priborii i Technika Ekszperimenta 1981. No 2,Gamma-ray spectroscopy has already successfully used a surface barrier semiconductor detector that contains a few percent germanium in silicon (P. Alexander, H. Shulman, Nucl. Instrum and Methods 1972, 104, 597, and Bacsó, J. et al., Priborii). i Tech Experiment 1981 No 2,

221.). A germániumtartalom növelésével a SiGe félvezető ötvözet tiltott sávszélessége kezdetben alig csökkent, így a belőle készített detektorok hőmérsékletérzékenysége nem nő, ugyanakkor a detektálási hatásfok megnövekszik.221). By increasing the germanium content, the forbidden bandwidth of the SiGe semiconductor alloy is hardly reduced initially, so that the temperature sensitivity of the detectors made from it is not increased, but the detection efficiency is increased.

A találmány szerinti detektor azon a felismerésen alapul, hogy a germániumtartalmú szilíciumból készített detektorkristályok nagyobb detektálási hatásfoka nemcsak a spektroszkópiában kihasznált fotokölcsönhatás révén keletkező szekunder elektronok esetében áll fenn, hanem dozimetriai detektoroknál kihasznált Comptonkö'.csönhatás révén keletkező szekunder részecskékre is érvényes és ezek kiválóan kihasználhatók a dozimetriában mutatkozó alacsony energiájú jelszámhiány megnövelésére, anélkül, hogy külön nagy rendszámú réteget és vékony ablakot kellene biztosítani.The detector of the present invention is based on the recognition that detector crystals made of germanium-containing silicon have a higher detection efficiency not only for secondary electrons produced by spectroscopy, but also for Compton-based interactions used in dosimetric detectors. to increase low-energy signage in dosimetry without the need for a separate high license plate and thin window.

A találmány szerinti detektor tehát tokból, kivezetőből és detektorlapkából áll, amelyben a detektorlapka p típusú germániumtartalmú szilícium egykristályból készül, ennek π és p típusú félvezető rétegei között pedig lítium iondrifteléssel előállított, adott térfogatú intrinzik réteg van. Ez a detektor robusztus kivitelben készíthető, mivel nincs szükség arra, hogy a detektornak „ablaka” legyen, gyártásánál egyszerűbb technológia használható, és nem irányfüggő. Az igen alacsony energiáknál a fotokölcsönhatás valószínűségének növekedése miatti nemkívánatos jcIszámnövekedés az ismert szőrözéssel, a nagy energiáknál mutatkozó energiafüggés pedig a szintén ismert elektronikus kompenzálással csökkenthető.The detector according to the invention thus consists of a housing, an outlet and a detector insert in which the detector insert is made of a single p-crystalline silicon containing germanium silicon, and between its π and p semiconductor layers with a given volume intrinsic layer. This detector can be manufactured in a robust design, since it does not require a detector "window", uses simpler technology and is non-directional. For very low energies, undesirable increases in photoconductivity due to increased likelihood of photo-interactions can be reduced by known coatings, and high-energy energies can be reduced by known electronic compensation.

Claims

A patent claim

A semiconductor dosimetric detector consisting of a housing, an outlet, and a detector insert containing lithium ion-trification n-i-p semiconductor layers inside the housing, characterized in that the detector insert is a germanium-containing silicon single crystal.