Detektory półprzewodnikowe


Idea podobna jak w detektorach gazowych: promieniowanie wywołuje jonizację ośrodka, uwolnione ładunki zbieramy w jednym miejscu i dostajemy impuls elektryczny. Ośrodkiem jest w tym przypadku ciało stale - kryształ półprzewodnika.


1. Półprzewodnikowe detektory pozycyjne

Silicon Microstrip Detector


Podobnie jak w detektorach gazowych mozna próbować zlokalizować gdzie w detektorach nastąpiła jonizacja. Cienki (kilkaset mikrometrów) detektor krzemowy, jedna z elektrod odczytowych (od strony dużej koncentracji domieszek) ma postać szeregu cienkich pasków. Mechanizm powstania impulsów na paskach analogiczny do powstania impulsów na katodach komory proporcjonalnej. Przy odczycie cyfrowym dokładność odczytu pozycji jest rzędu odległości między paskami (typowo kilkadziesiąt mikrometrów), natomiast przy zastosowaniu odczytu analogowego i metody środka ciężkości możliwa precyzja wyznaczenia pozycji do kilku mikrometrów). Zaletą półprzewodnikowych detektorów pozycyjnych jest doskonała przestrzenna zdolność rozdzielcza oraz szybkość odpowiedzi detektora. Wadą jest to, że wymagają dużo elektroniki odczytowej (można część zrobić od razu na tym samym krysztale krzemu) jak i kłopoty ze zniszczeniami radiacyjnymi. Detektory półprzewodnikowe pozycyjne stosuje się przede wszystkim do śledzenia torów cząstek i rekonstrukcji rozpadów krótkożyciowych obiektów.


2. Krzemowa komora Dryfowa

Umieśćmy złącza p - n po obydwu stronach płytki krzemu. Z obydwu stron powstaną obszary zubożone:

Dodajemy drugą elektrorę gdzieś na brzegu płytki i przyłóżmy napięcie w kierunku zaporowym. Obszary zubożone rozproszą się, aż do zetknięcia w śdodku płytki.

W środku powstaje dolinka potencjału, elektrony uwolnione w objętości półprzewodnika będą gromadzić się w tym obszarze i poruszać się dolinką w kierunku elektrody n*. Zamieńmy elektrony p* na szereg pasków dobierając potencjały pasków tak, aby centralna dolinka miała stałe nachylenie (stałe pole elektryczne wzdłuż osi x). Elektrony dryfują do elektrody n* ze stałą, znaną prędkością - jak w zwykłej (gazowej) komorze dryfowej. Tak samo jak w zwykłej komorze dryfowej mierzymy czas pomiędzy przejściem cząstki a pojawieniem się sygnału. Jeżeli pole w którym dryfują elektrony jest rzeczywiście stałe, to czas jest proporcjonalnydo odległości cząstki od elektrody odczytowej. Nie jest powszechnie wykorzystywana przez fizykę wysokich energii, ponieważ jest powolna.


3. Detektory półprzewodnikowe to bardzo interesjąca i użyteczna grupa detektorów. Niezastąpione gdy potrzeba najwyższej precyzji pomiaru (energia, położenie, czasu). Technika detekcjyna intensywnie korzystająca z rozwoju elektorniki.Wymaga wysoko rozwiniętej technologi. Wysoka cena i mała powierzchnia detektora utrudnia użycie na wielką skalę. Możemy oczekiwać dalszego rozwoju tej dziedziny fizyki i nowych konstrukcji.