Кремниевый дрейфовый детектор

Кре́мниевый дре́йфовый дете́ктор (англ. Silicon drift detector, SDD) — тип полупроводникового детектора ионизирующего излучения, используемый в рентгеновской спектроскопии и электронной микроскопии. Преимуществом данного типа детекторов является маленькая собственная ёмкость анода (до 0,1 пФ для чувствительной области около 1 см²) и низкий уровень шума.

ИсторияПравить

Этот тип детекторов впервые был предложен в 1983 году Эмилио Гатти и Павлом Рехаком в докладе «Полупроводниковая дрейфовая камера — применение новой схемы переноса заряда» (англ. Semiconductor drift chamber — An application of a novel charge transport scheme). Основной причиной разработки было стремление сократить количество каналов считывания (по сравнению с микрополосковыми детекторами).

Принцип работыПравить

С обеих сторон кремниевой пластины расположены p⁺ области. На p⁺ кольца подается равномерно меняющийся потенциал. В центре на одной из сторон расположен n⁺ анод, через который происходит обеднение всего объёма кремния. Когда кремний находится в обедненном состоянии, в середине пластины образуется транспортный канал для электронов, дрейфующих под действием приложенного поля E. По времени их дрейфа можно определить положение прошедшей частицы.. Кольца могут быть заменены на ряд полосок.

Отличительные особенностиПравить

По сравнению с другими типами детекторов рентгеновского излучения, кремниевые дрейфовые детекторы обладают следующими преимуществами:

• Высокое быстродействие
• Высокая разрешающая способность благодаря тому, что анод имеет маленькую площадь и вносит небольшой вклад в уровень шума

К недостаткам относится зависимость координаты от флуктуаций дрейфового поля из-за дефектов кристаллической решетки и зависимости подвижности электронов от температуры.

Практическое применениеПравить

Установлено 2 слоя дрейфовых детекторов на установке ALICE Большого адронного коллайдера.

См. такжеПравить

• Детектор из особо чистого германия
• Полупроводниковый детектор ионизирующего излучения

ЛитератураПравить

• Чилингаров А.Г. Координатные полупроводниковые детекторы в физике элементарных частиц // ФЭЧАЯ. — 1992. — Т. 23, вып. 3.
• E. Gatti, P. Rehak. Semiconductor drift chamber — An application of a novel charge transport scheme // Nucl. Instr. and Meth. — 1984. — Вып. А 225. — С. 608-614. — doi:10.1016/0167-5087(84)90113-3.
• E. Gatti, P. Rehak, Jack T.Walton. Silicon drift chambers — first results and optimum processing of signals // Nucl. Instr. and Meth. — 1984. — Вып. А 226. — С. 129-141. — doi:10.1016/0168-9002(84)90181-5.
• F. Hartman. Evolution of Silicon Sensor Technology in Particle Physics. — Springer Science & Business Media, 2009. — С. 84-85. — 204 с. — ISBN 978-3-540-44774-0.
• Burkhard Beckhoff, Birgit Kanngießer, Norbert Langhoff, Reiner Wedell, Helmut Wolff. Handbook of Practical X-Ray Fluorescence Analysis. — Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2006. — С. 222-227. — 878 с. — ISBN 978-3-540-28603-5.
• Kouichi Tsuji, Jasna Injuk, René Van Grieken. X-Ray Spectrometry: Recent Technological Advances. — John Wiley & Sons, 2004. — С. 148-162. — 616 с. — ISBN 978-0-471-48640-4.
• Richard C. Dorf. The Electrical Engineering Handbook. — CRC Press, 2004. — 2808 с. — ISBN 978-0849315862.
• Giovanni Neri, Nicola Donato, Arnaldo d'Amico, Corrado Di Natale. Sensors and Microsystems AISEM 2010 Proceedings. — Springer Science & Business Media, 2012. — С. 259-260. — 444 с. — ISBN 978-94-007-1323-9.

СсылкиПравить

• Silicon Drift Detector Development
• Silicon Drift Detector working principle