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《锗探测器脉冲弹道亏损和能量分辨率》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、77心卷第,,第期核电子学与探测技未6∋右∃!∀年#月∃%&∋&()∗∋&&+爹,−.&/01&+&&+.,,2&&3皿,∋,458%∋59!∀锗探测器脉冲弹道亏损和能量分辨率高德喜:中国原子能科学研究院;本文介绍锗半导体探测器榆出脉冲上升时间引起的幅度亏损及单能峰展宽的理论计算,。和实验结果并给出较简单而普遍适用的定璧表示式一些结果也适用于其他类型的探测。器<,,,,,关健词弹道亏损电荷载流子脉冲成形网络复极灵敏区锗探测器一、引言,大体积锗探测器的灵敏区很宽射线在其内产生的电荷载流子需要较长时
2、间被收集到电,极这就导致探测器输出脉冲有较长上升‘87,,≅?+∋时间另外作为高分率谱仪总要求放蕊辨大器,,特蕊匆津带有脉冲成形网络以防止堆积提高7而信噪比脉冲成形网络不可避免地对具有一定上升时间的脉冲引起幅度亏损。通常用脉冲弹道亏损的术语来表达此概念7可用甲时间时问∋7和>分别表示说明这个概念图中曲线图.脉冲幅度亏损示意图7左;探测器愉出脉冲=右;经过成形网络后的脉冲脉冲上升时间为零和2的等幅度脉冲,7乙:+;价:∋;分别对应曲线和>的情形匕:户和价:+;的幅度差△Α为一、产。79Β犷Χ叽:才Δ
3、;一价:考;:9;,77△犷就是脉冲弹道亏损通常用亏损的百分数”Χ△刀匕:坛9;来表示脉冲,一一弹道亏损是半导体谱仪的一种普遍现象对输卜一介叫出脉冲上升时间较长的大休积探测器表现得更明显。某,。=,<。一些,,目化合物半导体探测器电荷收集时间很长此问题也‘““”“很突出7ϑ放大器脉冲成形网络类型很多,但广泛采用的是半一7,。即。次积分和一次微分近来又出现了7高斯成形网络巨一,广复极型成形网络例如ΕΒ∃Φ∗ΓΓΒ的>ΗΗ型和Κ7。卢卿7≅Γ2∗Ε的Ι#>型放大器7一、、时何二探测器输出脉冲形状图>平面
4、型锗探测器‘上;及其。大体积锗探测器有平面型和同轴型两种图>为平输出脉冲形状:下;Λ面型的输出脉冲形状7下图中四种脉冲形状分别对应于上图中四个射线吸收位置7探测器7二。7输出脉冲上升时间:即射线产生的电荷收集时间;从2Δ到2,有一种连续的分布,,7当探测器工作在ΜΗΝ6ΟΔ电场下电子和空穴漂移速度接近饱和并接近相等但实卜7,7二,际上前者的速度总稍大于后者因此2二就是在一定电场强度下空穴渡越探测器灵,一。,。敏7二”、。、。、区的时间即几二刃式中己为灵敏区宽度为空穴漂移速度又可近似表示为卜,口3岛
5、:>;Π石#瓦7·7。。9∋。/=/Ν6=Δ、。式中林Χ>Ι,?Δ丫:6;∗Η二Λ!ΟΔ∗为探测器灵敏区的电场强度2。,−Δ。取决于电子和空穴漂移速度之和因为电子和空穴速度接近相等因此2‘、2(9Ο>。同轴型探测器输出脉冲形状可参阅文献【一ΛΘ当灵敏区内电场强度;∋,,Ν6ΟΔ,,2。二<>。、。,<,<时其输出脉冲形状上升时间类似于平面型的、:一卜;Ο式中和分别、。79为灵敏区的内外半径同样有%、2二Ο>7几三、脉冲弹道亏损的定量计算锗探测器输出的最快、最慢脉冲可近似为具有恒定上升斜率:图>
6、;,其脉冲表示为<Ρ“掩ΣΤ一:∋一2;Υ:)一2;〕:Λ;,。,式中掩为脉冲上升斜率)为脉冲上升时间当+ς2时Υ:+一2;二Η=当+异2时,7Υ:才一2;Χ7半离斯成形网络的弹道亏损,,若<<。为为拉普拉氏变量为脉冲成形时间常数:微分时间常数等于积分时间常数;,积分次数则半高斯成形网络的传输函数可表示为/Ξ丫Ω:;二<<”Π’:;:∋Π;,<可求出上升时间为零幅度为的脉冲经过此成形网络后的电压函数为+−&9Ζ一价:+;Χ:、:Ι;月Ψ丫−土、2,,<由式:Λ;给出的上升时间2幅度为的脉冲经
7、过此成形网络后的电压函数为−一。:‘‘Ζ:一十卜宁ϑ一和黔衬箭用二,[、[Ζ‘一丁一,Π“:‘一卜一气争育渊川:∀;,Δ了Δ,,由式:Ι;:∀;分别求出价:+,9;和价:∴,;并代入式:∋;即可求出脉冲弹道亏损7此法求。,,△厂是比较复杂的在2ς哪时参照和扩展文献以〕的方法经推导和归纳可求出勺[[[[Ο2>>Ο2]]、如Π、#几二万一78一二万万二与厂吸户:;]乙怪月⊥2,一≅‘妙Ρ月_一‘下,,—7一式中第∋项为第二级近似第恋项为第四级修正值,7表分别给出了一次积分和四次积分:为∋和;
8、引起的脉冲弹道亏损计算值由表.一次和四次脉冲成形网络引起的脉冲弹道亏损计算值一次,四次ϑ,,,,,,,∋。∋),#一,∗)。∋一,∗+,,#∀”&&(((&((,;:,<一勺;2(+,(&(&一Ο)#−.&/卜一⎯Η一名ϑΟ叮一兰三卫二Ο&卜&(&(⋯#Κ竺[∀公#∃%∀0%∀0%#∀0%##1。∀翌∀∀∀!−甘(竺##竺(兰!(竺!#1#一%(∃%23(些∃04∃%23!51玛端瑞眠洲∀∀吐,动!!!!ΧΔΒΧΔ,∀∀>∀八“八自‘,7叮口
