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)[1] и низкий уровень шума.
История править
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)[2][3][4]. Основной причиной разработки было стремление сократить количество каналов считывания (по сравнению с микрополосковыми детекторами)[5].
Принцип работы править
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.[6]. Кольца могут быть заменены на ряд полосок.
Отличительные особенности править
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[7]
К недостаткам относится зависимость координаты от флуктуаций дрейфового поля из-за дефектов кристаллической решетки и зависимости подвижности электронов от температуры.[1]
Практическое применение править
Установлено 2 слоя дрейфовых детекторов на установке ALICE Большого адронного коллайдера.[8][9]
См. также править
Примечания править
- ↑ 1 2 Координатные полупроводниковые детекторы в физике элементарных частиц, 1992, с. 797.
- ↑ Silicon Drift Detectors. Дата обращения: 22 июля 2017. Архивировано 9 октября 2016 года.
- ↑ Emilio Gatti and Pavel Rehak — Semiconductor drift chamber — An application of a novel charge transport scheme — Presented at: 2nd Pisa Meeting on Advanced Detectors, Grosetto, Italy, June 3-7, 1983
- ↑ Semiconductor drift chamber — An application of a novel charge transport scheme, 1984, pp. 608-614.
- ↑ The Electrical Engineering Handbook, 2004.
- ↑ Координатные полупроводниковые детекторы в физике элементарных частиц, 1992, с. 796-797.
- ↑ Sensors and Microsystems AISEM 2010 Proceedings, 2012, p. 260.
- ↑ The present Inner Tracking System - Steps forward! (англ.). Дата обращения: 17 апреля 2015. Архивировано 17 апреля 2015 года.
- ↑ Evolution of Silicon Sensor Technology in Particle Physics, 2009, p. 84.
Литература править
- 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.