シンチレータ / 半導体検出器

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発光を利用した検出器

 (68am79)

無機シンチレータ

・検出原理

1,価電子帯の電子にエネルギーが付与される
2,電子は伝導帯へ移動し、電子正孔対を作る
3,正孔が活性化物質を電離する
4,伝導帯の電子が電離された活性化物質に行く
5,活性化物質励起状態に上がる
6,基底状態に遷移する際に可視光を放出する
*純粋な結晶では禁止帯が大きいため、少量の不純物を添加する

種類密度
(g/cm3)
最大波長
(nm)
減衰定数
(ns) 

相対効率
(%)

用途および特徴
★NaI(Tl)3.6410230100 γ線、潮解性、高エネルギー分解能
CsI(Tl)4.554068045α線、γ線
CsI(Na)4.542064080α線、γ線、吸湿性
6LiI(Eu)4.1470140035 γ線、中性子
BGO7.148030010 γ線、高検出効率、加工が容易
CdWO47.9 470 1100 17~20γ線
ZnS(Ag)4.1 450 200 130 α線、中性子

有機シンチレータ

種類 密度
(g/cm3)
最大波長
(nm)
減衰定数
(ns) 
 相対効率
(%)
用途および特徴
アントラセン1.2 450 30 100 α線、β線、昇華性
スチルベン1.1 410 4.5 ~60α線、β線
プラスチッ
[BC400]
14202.4  65  
液体
[BC501A]
0.8 420 3.278 

・光変換効率
 NaI(Tl)>CsI(Na) >CaF2(Eu) >CsI(Tl) >6LiI(Eu) >BGO>有機

・減衰時間
 プラスチック,液体シンチ<NaI(Tl)<BGO<CsI(Na)<CaF(Eu)<CsI(Tl)<6LiI(Eu)

・エネルギー分解能
 NaI(Tl)>BGO , CsI(Tl)

・機械的強度
 NaI(Tl)<BGO , CsI(Tl)

・ピーク発光波長
 NaI(Tl) <BGO<CsI(Tl)

・密度
 プラスチック< NaI(Tl)<CsI(Tl) <BGO

シンチレータの使用例

 (66am14、63am12、60am20)
・アナログ増感紙フィルタ系
 レギュラーフィルム:CaWO4
 オルソフィルム、FPD:Gd2O2S:Tb

・間接撮影用蛍光板
 硫化物蛍光板 :(Zn,Cd)S:Ag
 希土類蛍光板:Gd2O2S:Tb

・I.I.
 入力面:CsI(Na)
 出力面:(Zn,Cd)S:Ag 

・IPBaFX:Eu2+ (X:Cl,Br,I)

・FPD(間接)CsI(Tl)、Gd2O2S:Tb

・CT:CdWO4、Gd2O2S:Pr,Ce、(Y,Gd)2O3:Eu

・ガンマカメラNaI(Tl) 

・PETカメラBGO、LSO、GSO、NaI(Tl)

・熱中性子の検出LiI:Eu 

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半導体検出器

 (71am80pm82、70pm81、65.63、64.64、63.63、61.61.64)

・検出原理

1,価電子帯の電子が伝導帯に励起される(電離作用)
2,加えられた電圧により、電子・正孔が移動する

p-n接合に基づき、電流が流れる

・n型半導体
:不純物の電子によって電気伝導の大きくなるもの

・p型半導体
:不純物の正孔によって電気伝導の大きくなるもの

*接合面では電子と正孔の接合により、空乏領域ができる

種類★密度
(g/cm3)
★ バンドギャップ
(eV)
★ε
(eV)
移動速度(㎝2V-1s-1)
電子/正孔 
用途および特徴
Si2.3 1.1 3.61350/480γ線、β線
Ge5.3 0.6 2.9  36000/36000γ線
使用時に冷却
高エネルギー分解能

*Si表面衝突型/イオン注入型
:α線に対して高いエネルギー分解能

*Si(Li)
:γ線(低エネルギー) に対して高いエネルギー分解能
 液体窒素で冷却する

・ε値
:電子正孔対を作るのに必要な平均エネルギー
 空気のW値が34eVなので、電離箱に比べ、同密度の場合10倍程度の感度

・特性

(1)エネルギー分解能
シンチレータ検出器の数倍

(2)時間分解能
気体を利用した検出器の1000倍程度

(3)感度
:シンチレータ検出器に比べて低い
 Si半導体検出器は空洞電離箱に対して20000倍程度

(4)エネルギー依存性
半導体によってエネルギー応答が違う

コメント

  1. ラジ子 より:

    ZnS(Ag)はγ線じゃなくてα線

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