يستخدم كاشف الجرمانيوم غالبا للكشف عن أشعة كاما لأن الجرمانيوم أفضل مادة شبه موصلة في هذا المجال ، ويفضل على بقية كواشف أشباه الموصلات مثل كاشف السيلكون الذي لا يعد كاشفاً مناسباً وجيداً للكاشف عن أشعة كاما لأن قيمة (Z) الواطئة للسليكون تعطي كفاءة واطئة جدا للعد ، ولذلك فإن الجرمانيوم يعد أفضل منه لعدده الذري الأعلى وكذلك فإن عرض فجوة الطاقة بين حزمة التكافؤ وحزمة التوصيل في بلورة الجرمانيوم أصغر فإن قابليته على التوصيل أكبر وهذا يمنع الحصول على طبقة عازلة سميكة في درجة حرارة الغرفة ولكن تبريد الجرمانيوم إلى درجـة حرارة النيتروجين السائـل يؤدي إلى التغلب على هذه المشكلة والجدول يوضح أهم خواص هاتين المادتين .
الجدول يوضح خواص مادتي الجرمانيوم والسليكون
الطاقة الدنيا لتوليد زوج من حوامل الشحنة [eV]
هناك نوعان من المواد شبه الموصلة مـن نـوع (N-type) وأخـرى من نوع (P-type) عند ربط طبقة شبه موصلة من نوع (P) بطبقة من نوع (N) نحصل على كاشف شبه موصل كما في الشكل (6-2) وبتسليط فولتية موجبة على المادة من نوع (N-type) وفولتية سالبة على المادة من نوع (P-type) تتكون نقطة الاتصال إذ يتم سحب الإلكترونات في المادة نوع (N-type) بعيداً عن نقطة الاتصال وسحب الفجوات في المادة نوع (P-type) بسبب الجهد المسلط على الاتصال (PN) عندئذ تتكون منطقة النضوب (Depletion layer) وعندها تصبح البلورة ذات قدرة ضعيفة على التوصيل الكهربائي فلذا تستخدم هذه البلورات للكشف عن الإشعاع . فعند سقوط إشعاع مؤين على هذه المنطقة ينتج عدداً من الإلكترونات في حزمة التوصيل وعدداً من الفجوات في حزمة التكافؤ أي أنه سوف يتكون زوج من (الإلكترون – فجوة) يتحرك كل منها باتجاه القطب الملائم بتأثير المجال الكهربائي مما يعنى نشوء نبضة كهربائية في الكاشف .
تكون الطاقة اللازمة لإنتاج زوج الإلكترونات – فجوة في مادة الجرمانيوم حوالي (2.96 eV) أما فجوة الطاقة الجرمانيوم وهي (0.665 eV) مما يعني أن في درجة حرارة المختبر فإنه يوجد توصلا ضئيلا جدا لذلك ينبغي تشغيل كواشف الجرمانيوم في درجة الحرارة النيتروجين السائل لمنع حدوث تكوين الأزواج (الإلكترون- فجوة) داخل البلورة .
رد مع اقتباس
مواقع النشر (المفضلة)