Детектор из особо чистого германия

HPGe-детектор

Детектор представляет собой Pin-диод цилиндрической формы, диаметром до 70 мм и длиной до 85 мм, размещенный в корпусе с теплоотводом, опускаемым в сосуд Дьюара. Для питания детектора используется постоянный источник высокого напряжения до 5 кВ. Как правило, требуется плавный подъем напряжения до рабочего уровня в течение нескольких минут. Для гамма-квантов с энергией 122keV энергетическое разрешение составляет около 0,5 %, при энергиях более 1 MeV разрешение снижается до 0,15 %. Относительная эффективность регистрации при энергиях около 1 MeV может доходить до 60 %. Специальные типы детектора для регистрации низкоэнергетического (порядка 10keV) спектра имеют небольшую толщину и снабжены входным окном из тонкой бериллиевой фольги. При измерениях часто используется цилиндрический свинцовый коллиматор, экранирующий боковую поверхность детектора от внешнего фона.

Охлаждение детектора обеспечивает почти полное отсутствие свободных зарядов в основном объёме детектора и соответственно крайне малый темновой ток. При прохождении гамма-кванта сквозь материал детектора происходит конверсия его энергии на образование свободных зарядов в полупроводнике. Образовавшийся заряд создает импульс тока между электродами, пропорциональный энергии переданной гамма-квантом. При полном поглощении гамма-кванта материалом детектора энергетическое разрешение определяется из статистических соображений, и пропорционально квадратному корню из количества образовавшихся зарядов. Этому процессу на полученном гамма-спектре соответствует пик полного поглощения, и в качестве основной характеристики детектора(разрешения) приводится ширина данного пика на половине его высоты. Кроме пика полного поглощения с выхода детектора могут быть получены импульсы соответствующие частичному поглощению. Для достаточно высоких энергий гамма-кванта возможно рождение электрон-позитронной пары, при этом кинетическая энергия электрона и позитрона также расходуется на создание свободных зарядов, после остановки позитрона происходит его аннигиляция с рождением вторичной пары гамма-квантов и один или оба могут покинуть детектор без взаимодействия, унеся таким образом по 511 keV каждый.

Определение изотопного состава делящихся материалов в методах неразрушающего контроля, определение химического состава активационными методами.

• «Passive Nondestructive Assay of Nuclear Materials» Reilly D., Ensslin N. and Smith H.Jr. March 1991, Los Alamos National Laboratory

• http://www.lanl.gov/orgs/n/n1/panda/0.%20PANDA%20Preface%20v1.pdf