مقاله آموزشی: آزمایشات AN34 در علوم هسته ای- ویرایش چهارم راهنمای دستی آزمایشگاهی
دانلود بهترین مقالات isi همراه با ترجمه فارسی
متن کامل مقاله
آزمایشات AN34 در علوم هسته ای- ویرایش چهارم راهنمای دستی آزمایشگاهی

آزمایشات AN34 در علوم هسته ای- ویرایش چهارم راهنمای دستی آزمایشگاهی

[1397/2/1]

هدف از این آزمایش، آشناکردن دانش آموزان با کاربرد آشکارسازهای ذرات شارژی سیلیکونی و مطالعه‌ی برخی از خواص ایزوتوپ‌های انتشاری آلفاست:

آزمایشات AN34 در علوم هسته ای- ویرایش چهارم راهنمای دستی آزمایشگاهی

آزمایش Iv-4

طیف سنجی آلفا با آشکارسازهای ذرات باردار‌ی سیلیکونی

مقدمه

هدف از این آزمایش، آشناکردن دانش آموزان با کاربرد آشکارسازهای ذرات شارژی سیلیکونی و مطالعه‌ی برخی از خواص ایزوتوپ‌های انتشاری آلفاست.

آموزش آشکارسازهای ذرات باردار‌ی سیلیکونی

آشکارسازهای ذرات باردار‌ی نیمه هادی به طور گسترده‌ای در پژوهش‌های هسته‌ای تجربی از اوایل دهه‌ی 1960 مورد مطالعه قرار گرفته‌اند زمانی که روند تشخیص ذرات هسته‌ای را با انقلابی دگرگون کردند. توسعه‌ی پوشش تکنولوژی ویفر سیلیکونی نوظهور در ترانزیستورهای سیلیکونی و ساخت آنها مورد استفاده قرار گرفته است. در مقایسه با سایر آشکارسازهای جرقه زنی که به کار گرفته شده‌اند، شمارنده‌های متناسب گازی و یا اتاق‌های یونیزاسیون، آشکارسازهای ذرات باردار‌ی سیلیکونی معمولاً وضوح انرژی بهتر، پایداری بهره‌ی طولانی مدت عالی و سایز فشرده‌تری ارائه می‌کنند. پس از توسعه‌ی موفقیت آمیز آشکارسازهای ذرات باردار‌ی نیمه هادی سیلیکونی، توسعه‌ی مشکل‌تر آشکارسازهای نیمه هادی ژرمانیوم برای طیف سنجی اشعه‌ی گاما مورد بحث واقع می‌شود. به طور همزمان، آشکارسازهای نیمه‌هادی Si(LI) برای طیف سنجی اشعه x نیز توسعه یافته‌اند. آشکارسازهای نیمه هادی به این دلیل به محبوبیت رسیده‌اند زیرا وضوح انرژی آنها عالی است. رزولوشن بهتر انرژی از تعداد بیشتر جفت گودال‌های الکترونی ناشی شده‌ است که در سیلیکون برای یک ذره‌ی با انرژی E در مقایسه با تعداد کمتر جفت‌های یون الکترونی در شمارنده‌ی متناسب گازی ایجاد شده‌اند. بنابراین درصد نوسانات آماری و میزان شارژ جمع آوری شده با آشکارساز نیمه هادی کوچکتر است و این به معنی رزولوشن انرژی بهتر است. آشکارسازهای نیمه هادی برای طیف سنجی فوتونی در آزمایش‌های بعدی مورد مطالعه قرار خواهند گرفت. این آزمایش بر آشکارساز نیمه هادی سیلیکونی و کاربرد آن در طیف سنجی ذرات آلفا تمرکز کرده است.

آشکارساز ذره‌ی باردار‌ی نیمه هادی را می توان در طیف گسترده‌ای از انرژی ها استفاده کرد از جمله الکترون‌های 20 KeV در انتهای یک طیف  و یون‌های سنگین 200 Mev در سمت دیگر. رزولوشن ذاتی آشکارسازهای مانع سطحی و کاش یونی تنها از طریق طیف سنج‌های مغناطیسی منتقل می‌شوند. پالس‌های خروجی آشکارساز به سرعت افزایش می‌یابند. از این رو آنها برای زمانبندی‌های بسیار سریع (تقریباً 1 نانوثانیه) با مدارات سازگار و یا مبدل‌های زمان به دامنه (TAC) مناسب هستند. بهره‌وری آشکارسازهای ذرات باردار‌ی سیلیکونی برای حجم فعال برابر با 100 درصد بوده و منحنی انرژی در برابر ارتفاع پالس، خطی است و روند چشمگیری ندارد. حقیقت باقی مانده که در بازار آموزشی بسیار به آن توجه می‌شود این است که آنها نسبتاً ارزان هستند.

اصول عملیاتی آشکارساز

اساساً آشکارساز ذرات شارژی سیلیکونی یک دیود نیمه هادی بسیار بزرگ با پنجره ی بسیار نازکی است که امکان را فراهم می‌آورد که ذرات باردار به سطح جلویی با کمترین اتلاف انرژی وارد شوند. با اعمال بایاس معکوس به دیود تقریباً تمامی حامل‌های شارژ آزاد از عمق حساس دیود خارج می‌شود. عمق این ناحیه‌ی بدون شارژ همان عمق تخلیه نامیده می‌شود. ورقه‌های داده ناشی از آشکارساز، ولتاژ بایاس معکوس موردنیاز برای دستیابی به عمق تخلیه مطلوب را به دست می‌دهد. کار کردن در شرایط ولتاژ بایاس پایین‌تر، عمق تخلیه را کاهش خواهد داد. از آنجاییکه الکترودهای جلو و عقب یک خازن موازی دیسک ایجاد می‌کنند، ظرفیت آشکارساز تناسب معکوس با عمق تخلیه دارد. برای دستیابی به نسبت سیگنال به نویز بیشتر و رزولوشن انرژی خوب، بسیار مهم است که ظرفیت آشکارساز را به حداقل برسانیم و هرگونه خازن دیگیری که به ورودی پیش تقویت کننده متصل است. برای این منظور برگه داده‌ی پیش تقویت کننده‌ی ORTEC 142A/B/C را برای کسب اطلاعات بیشتر ببینید (مرجع 9)

دریافت متن کامل  مقاله به همراه متن اصلی

اگر این مقاله را پسندیدید آن را در شبکه های اجتماعی به اشتراک بگذارید (برای به اشتراک گذاری بر روی ایکن های زیر کلیک کنید)

rss مقالات ترجمه شده rss مقالات انگلیسی rss کتاب های انگلیسی rss مقالات آموزشی