Techniklexikon

Si-Detektoren

Teilchenphysik, aus Silicium aufgebaute, zu den Halbleiterzählern gehörende Detektoren. Silicium eignet sich durch seine Eigenschaften der guten Formbarkeit und des niedrigen Bandabstandes (1,12 eV bei 20 °C) zwischen Leitungsband und Valenzband sehr gut als Detektormaterial. Der Energieaufwand zur Bildung eines Elektron-Loch-Paares liegt bei 3,6 eV. Auf Grund seiner hohen Elektronen- und Lochmobilität (1 500 cm² / Vs für Elektronen und 500 cm² / Vs für Löcher) eignen sich diese Detektoren besonders zur schnellen Auslese. In Diodenanordung betrieben mit in Sperrichtung angelegter Spannung ensteht eine von Ladungsträgern depletierte Zone. Die hier von Strahlung erzeugten Ladungsträgerpaare werden durch entsprechende Potentialfelder gesammelt und anschliessend analog zu einer Ionisationskammer ausgelesen. Ein minimalionisierendes Teilchen (MIP) erzeugt in 300 mm Si etwa 4 fC (etwa 25 000 Elektronen) Ladung. Die Energieauflösungen der Halbleiterdetektoren von unter 0,1 % ist etwa 100mal besser als die der Ionisationskammern. Dies macht sie besonders zur Spektroskopie geeignet. Die Anstiegszeiten liegen zwischen 10 und 200 ns (entsprechend der Dicke des Materials, etwa 15 ps / mm Material). Zur Ortsmessung werden Si-Detektoren in Form von Streifenzählern verwendet. Häufig wird das Silicium-Material noch mit Lithium dotiert. Im Gegensatz zu Germanium-Detektoren oder Ge(Li)-Detektoren müssen Si-Detektoren nicht gekühlt werden.