WO1999040454A2 - Spatial resolution gamma-ray detector - Google Patents
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Definitions
- the thickness of the metal foil limits the range of the ⁇ -
- the preferred thickness of the metal foil is between 50 and 200 ⁇ m.
- the thickness is said to be smaller than the ranges of the photoelectrons in these materials. If the range is not large compared to the film thickness, there are too many photoelectrons which do not trigger a signal in the strip diode. Accordingly, the vertical resolution would be regularly limited to 50 and 200 ⁇ m.
- the metal foil shaped like a wave or zigzag. The wave crest or the zigzag edges lie perpendicular to the direction of incidence of the ⁇ -rays during the measurement. The vertical resolution is increased despite the use of thin foils. The vertical resolution is determined by the difference in height between the wave trough and wave crest. This height difference is called (effective) converter height in the following. Show it
Abstract
The invention relates to a spatial resolution η-ray detector comprising a metal sheet (1) in which incident η-rays are absorbed due to photoelectric effect. At least one stripline diode (2-5) is adjacent to the metal sheet (1). The surface of the diode with the striplines (2) is oriented towards the metal sheet (1). Preferably, the metal sheet (1) is corrugated. The inventive η-ray detector is placed in a η-ray to be detected so that the η-ray enters the η-ray detector parallel to the striplines (2) of the diode. The inventive detector allows for particularly high spatial resolutions.
Description
B e s c h r e i b u n g Description
Ortsauflosender γ- DetektorSpatially resolving γ detector
Die Erfindung betrifft einen ortsauflosenden γ- Detektor .The invention relates to a spatially resolving γ detector.
Ein ortsauflosender γ- Detektor ist aus der Druckschrift EP 0 537 762 Bl sowie aus der Druckschrift IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE Bd. 33, Nr. 1,A position-resolving γ detector is known from the publication EP 0 537 762 B1 and from the publication IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE Vol. 33, No. 1,
Februar 1986, NEW YORK, US, Seiten 464 - 467, bekannt. Es handelt sich hierbei um einen ortsauflosenden Photomultiplier mit vorgeschaltetem Szintillator . Mit dem bekannten γ- Detektor kann eine γ- Strahlung mit einer Ortsauflosung von 1 mm gemessen werden.February 1986, NEW YORK, US, pages 464-467. It is a spatially resolving photomultiplier with an upstream scintillator. With the known γ detector, γ radiation with a spatial resolution of 1 mm can be measured.
Eine ortsauflosende Messung einer harten γ- Strahlung im Bereich von 0,5 MeV wird beispielsweise bei der aus der Druckschrift EP 0 537 762 Bl bekannten Positronenemissionstomographie (PET) vorgenommen. Für eine γ- Strahlung im Bereich von 0,5 MeV werden Szintillatoren von 1-2 cm Durchstrahlungsdicke eingesetzt. Die Ortsauflosung solcher Detektoren betragt bestenfalls 2 mm. In vielen Fallen ist es jedoch wünschenswert, PET-Untersuchungen mit besserer Ortsauflosung von deutlich weniger als 1 mm durchfuhren zu können. Dies ist zum Beispiel bei einer PET- Untersuchung von Kle ntieren der Fall.A spatially resolved measurement of hard γ radiation in the range of 0.5 MeV is carried out, for example, in positron emission tomography (PET) known from EP 0 537 762 B1. For γ radiation in the range of 0.5 MeV, scintillators with a radiation thickness of 1-2 cm are used. The spatial resolution of such detectors is at best 2 mm. In many cases, however, it is desirable to be able to carry out PET examinations with a better spatial resolution of significantly less than 1 mm. This is the case, for example, with a PET examination of small animals.
Ortsauflosende γ-Detektoren werden ferner bei einer
Werkstoffprüfung verwendet. Hochenergetische γ-Strahlen mit Quantenenergieen von typischerweise 1 MeV vermögen große Untersuchungsob ekte zu durchstrahlen. Durch die Detektion der durchdrungenen Strahlung wird ein Absorptionsdiagramm erzeugt, das Aufschluß über Fehler im Material gibt. In der Regel sind viele solche Aufnahmen aus unterschiedlichen Richtungen erforderlich, um zu einen Materialfehler zu lokalisieren und seine Große zu bestimmen. Bei der Detektion der Strahlung ist die Ortsauflosung desSpatially resolving γ detectors are also used in a Materials testing used. High-energy γ-rays with quantum energies of typically 1 MeV are able to shine through large objects of investigation. By detecting the penetrated radiation, an absorption diagram is generated that provides information about errors in the material. As a rule, many such images from different directions are required in order to localize a material defect and to determine its size. When the radiation is detected, the spatial resolution of the
Detektors von entscheidender Bedeutung. Sie bestimmt die Minimalgroße der noch beobachtbaren Mateπalfehler . Des weiteren soll der Detektor bei solchen Untersuchungen hohe Zahlraten verarbeiten können und einen niedrigen Untergrund aufweisen (großer Dynamikbereich) , damit die lokal recht unterschiedlichen γ-Raten (Teilchen pro Zeit) im Detektor verarbeitet werden können. Der Detektor muß zwischen der direkten γ-Strahlung und der durch Co pton-Streuung abgelenkten weicheren γ-Strahlung unterscheiden können, damit die dadurch entstehende Hintergrundstrahlung im Absorptionsdiagramm unterdruckt werden kann. Bei der Detektion der harten γ-Strahlung werden auch hier Szmtillatoren verwendet, die mehrere Zentimeter dick sind, um die γ-Strahlung zu absorbieren. Das durch einfallende γ-Strahlung erzeugte Szmtillatorlicht wird dann mit Photomultipliern oder Halbleiterdioden nachgewiesen.Critical detector. It determines the minimum size of the material errors that can still be observed. Furthermore, the detector should be able to process high number rates in such examinations and have a low background (large dynamic range), so that the locally quite different γ rates (particles per time) can be processed in the detector. The detector must be able to distinguish between the direct γ-radiation and the softer γ-radiation deflected by Co pton scattering, so that the resulting background radiation can be suppressed in the absorption diagram. In the detection of the hard γ-radiation, scintillators are used that are several centimeters thick in order to absorb the γ-radiation. The scintillator light generated by incident γ radiation is then detected using photomultipliers or semiconductor diodes.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines γ-
Detektors, mit dem eine harte γ-Strahlung ortsauflosend m verbesserter Weise gemessen werden kann. Aufgabe der Erfindung ist ferner die Schaffung eines Verfahrens zum Betreiben des γ-Detektors.The object of the invention is to create a γ- Detector with which hard γ radiation can be measured in a spatially resolving manner in an improved manner. Another object of the invention is to provide a method for operating the γ detector.
Die Aufgabe wird durch einen ortsauflosenden γ-Detektor mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelost. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhangigen Ansprüchen. Die anspruchsgemaße Vorrichtung weist eine Metallfolie auf, in der einfallende γ-Strahlen durch den photoelektrischen Effekt absorbiert werden. Es entstehen dann Elektronen, die Photoelektronen genannt werden. Die metallische Folie wird im folgenden auch Konverterfolie genannt. An die Metallfolie grenzt wenigstens eine Streifendiode. Die Seite mit den Streifen der Streifendiode ist der Metallfolie zugewandt. Die Streifen befinden sich also in unmittelbarer Nahe der Metallfolie. Eine Streifendiode besteht beispielsweise aus einer Mehrzahl parallel in einer Ebene angeordneter Metallstreifen. An die Unterseite der Metallstreifen grenzen Streifen, die aus einem p+-dotιerten Halbleiter bestehen. Die aus einem p+-dotιerten Halbleiter bestehenden Streifen fungieren als Elektrode. Die Metallstreifen und die als Elektrode fungierenden Streifen befinden sich m oder auf der Oberflache eines Substrates, das aus einem n~—dotiertem Halbleiter besteht. Die Metallstreifen sind offen zugänglich. Die zu den Metallstreifen entgegengesetzte Oberflache des
Substrates ist n+-dotiert und fungiert als Gegenelektrode. Silizium wird als Halbleitermaterial bevorzugt. Die beschriebene Streifendiode wird auch Halbleiter-Streifendiode genannt . Die Streifenbreite begrenzt die mögliche Ortsauflosung. Durch Wahl der Streifenbreite kann also die maximal erreichbare Ortsauflosung vorgegeben werden. Je kleiner die Streifenbreiten sind, desto größere Ortsauflosungen sind grundsatzlich möglich.The task is solved by a spatially resolving γ detector with the features of the main claim. Advantageous refinements result from the dependent claims. The device according to the claims has a metal foil in which incident γ-rays are absorbed by the photoelectric effect. Then electrons are created, which are called photoelectrons. The metallic foil is also called converter foil in the following. At least one strip diode borders on the metal foil. The side with the strips of the strip diode faces the metal foil. The strips are therefore in the immediate vicinity of the metal foil. A strip diode consists, for example, of a plurality of metal strips arranged in parallel in one plane. Strips, which consist of a p + -doped semiconductor, border on the underside of the metal strips. The strips consisting of a p + -doped semiconductor act as an electrode. The metal strips and which function as electrode strips are m or is on the surface of a substrate made of a doped semiconductor n ~. The metal strips are openly accessible. The opposite surface of the metal strip Substrate is n + doped and acts as a counter electrode. Silicon is preferred as the semiconductor material. The strip diode described is also called a semiconductor strip diode. The stripe width limits the possible spatial resolution. The maximum achievable spatial resolution can therefore be specified by selecting the strip width. The smaller the stripe widths, the larger the spatial resolutions that are possible.
Verfahrensgemaß wird der anspruchsgemaße γ-Detektor so in eine γ-Strahlung hineingestellt, daß die γ-Strahlen parallel zu den Streifen der Streifendiode in den γ- Detektor einfallen. Ein in die Metallfolie einfallender γ-Strahl wird in der Metallfolie durch den photoelektrischen Effekt absorbiert. Es entsteht dann in der metallischen Konverterfolie ein energiereiches Elektron, das mit einer Restenergie die Konverterfolie verlaßt. Der größte Teil der Elektronenenergie wird abhangig von der Lange der Spur in der Konverterfolie deponiert. Wenn die Elektronenreichweite sehr viel großer als die Dicke der Folie ist, verlassen praktisch alle Elektronen die Konverterfolie. Gelangt ein solches Elektron zur Streifendiode, so wird hier ein elektrisches Signal bei geeignet angelegter Spannung an der Diode in Sperπchtung ortsabhangig erzeugt. Das elektrische Signal gibt den gesuchten Meßwert wieder.According to the method, the γ detector according to the claims is placed in a γ radiation in such a way that the γ rays are incident on the γ detector parallel to the strips of the strip diode. A γ-ray incident in the metal foil is absorbed in the metal foil by the photoelectric effect. A high-energy electron is then created in the metallic converter film, which leaves the converter film with residual energy. Most of the electron energy is deposited in the converter foil depending on the length of the track. If the electron range is much larger than the thickness of the film, practically all electrons leave the converter film. If such an electron arrives at the strip diode, an electrical signal is generated here with a suitably applied voltage at the diode in position-dependent manner. The electrical signal reflects the measured value sought.
In einer vorteilhaften Ausfuhrungsform des γ- Detektors besteht die Metallfolie aus Blei oder Gold. Blei und Gold weisen eine hinreichend hohe Ordnungszahl auf. In Materialien, die eine hinreichend hohe Ordnungszahl wie
Blei oder Gold aufweisen, werden γ-Strahlen von 0,5 MeV überwiegend durch einen photoelektrischen Effekt absorbiert. Der Anteil konkurrierender Absorptionsmechanismen wie Paarbildung oder Compton- Streuung ist dann vergleichsweise klein. Gleichwirkend zu Gold oder Blei sind daher Metalle, die eine so große Ordnungszahl aufweisen, daß der photoelektrische Effekt bei der Absorption einer solchen γ-Strahlung dominiert.In an advantageous embodiment of the γ detector, the metal foil consists of lead or gold. Lead and gold have a sufficiently high atomic number. In materials that have a sufficiently high atomic number Lead or gold, γ-rays of 0.5 MeV are mainly absorbed by a photoelectric effect. The proportion of competing absorption mechanisms such as pair formation or Compton scattering is then comparatively small. Metals which have such a large atomic number that the photoelectric effect dominates the absorption of such γ radiation are therefore equivalent to gold or lead.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Metallfolie dunner als 500 μm. Die Metallfolie ist insbesondere 50 μm - 200 μm dünn. Dann ist bei harten γ-Strahlen die Reichweite der Photoelektronen regelmäßig sehr viel großer als die Dicke der Metallfolie. So ist sichergestellt, daß praktisch alle Photoelektronen die Konverterfolie verlassen und folglich ein elektrisches Signal in einer angrenzenden Streifendiode auslosen können.In a further advantageous embodiment of the device, the metal foil is thinner than 500 μm. The metal foil is in particular 50 μm - 200 μm thin. Then, with hard γ-rays, the range of the photoelectrons is usually much larger than the thickness of the metal foil. This ensures that practically all of the photoelectrons leave the converter film and consequently can trigger an electrical signal in an adjacent strip diode.
Die Tiefe der Metallfolie ist vorzugsweise so zu wählen, daß die γ-Strahlen hinreichend gut absorbiert werden. Die Lange der Streifen sowie die Tiefe der angrenzenden Metallfolie betragt daher in einer vorteilhaften Ausfuhrungsform regelmäßig 1 - 5 cm. Je nach Material der Metallfolie sowie nach Energie der zu messenden γ-Strahlen variiert die zu wahlende Streifenlange bzw. Tiefe der Metallfolie. Unter Tiefe der Metallfolie wird die Ausdehnung entlang der Streifen der Streifendiode verstanden.The depth of the metal foil should preferably be chosen so that the γ-rays are absorbed sufficiently well. In an advantageous embodiment, the length of the strips and the depth of the adjacent metal foil are therefore usually 1-5 cm. Depending on the material of the metal foil and the energy of the γ-rays to be measured, the strip length or depth of the metal foil to be selected varies. The depth of the metal foil is understood to mean the extent along the strips of the strip diode.
In einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung befinden sich zu beiden Seiten der Metallfolie Streifendioden. Die Zahl der Photoelektronen, die von
einer Streifendiode registriert werden, wird so verdoppelt .In a further embodiment of the invention, strip diodes are located on both sides of the metal foil. The number of photoelectrons produced by a stripe diode will be doubled.
In einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung wird eine Halbleiterdiode als Streifendiode vorgesehen, bei der über die Sperrspannung die Tiefe einerIn a further embodiment of the invention, a semiconductor diode is provided as a strip diode, in which the depth of a
Verarmungszone an beweglichen Ladungsträger unterhalb der streifenformigen Elektroden eingestellt werden kann. Diese Einstellung kann bei niedrig dotierten Si- Halbleitern über die Sperrspannung an der Diode m weiten Bereichen von 1 μm bis zur Dicke des verwendeten Substrates (Wafer) von z. B. 0,5 mm vorgenommen werden.Depletion zone can be set on movable charge carriers below the strip-shaped electrodes. This setting can be used in low-doped Si semiconductors via the reverse voltage on the diode in wide ranges from 1 μm to the thickness of the substrate (wafer) used, e.g. B. 0.5 mm.
Verfahrensgemaß wird dann die Tiefe der Verarmungszone so eingestellt, daß sie in etwa der Streifenbreite der Halbleiterdiode entspricht. Dann wird die Ortsauflosung des γ-Detektors kleiner als zwei Streifenbreiten. Ursächlich für diesen Zusammenhang ist folgender Sachverhalt .According to the method, the depth of the depletion zone is then set so that it corresponds approximately to the strip width of the semiconductor diode. Then the spatial resolution of the γ detector becomes smaller than two stripe widths. The reason for this connection is the following.
Von einem energiereichen Photoelektron, das in der dünnen Konverterfolie durch γ-Absorption entstanden ist und m den Halbleiter gelangt, werden Elektronen- und Lochpaare erzeugt. Nur die in der Verarmungszone entstehenden Ladungspaare tragen zu einem elektrischen Ladungsimpuls an den daruberliegenden Streifen bei. Bei senkrecht (zum Streifen) einfallendem Photoelektron ist das nur ein Streifen. Bei schräg einfallendemPairs of electrons and holes are generated by an energy-rich photoelectron, which is created in the thin converter film by γ absorption and reaches the semiconductor. Only the charge pairs created in the depletion zone contribute to an electrical charge pulse on the stripes above it. If the photoelectron is perpendicular (to the streak), this is only a streak. In the case of obliquely incident
Photoelektron können es mehrere sein. In dem Fall wird das Ereignis dem Streifen zugeordnet, das den größten Ladungsimpuls erfahrt. Auf diese Weise wird die Ortsauflosung des linearen Detektors kleiner als zwei Streifenbreiten.
Mit der eingestellten Tiefe der Verarmungszone wird gleichzeitig die Große des Ladungsimpulses begrenzt. In einer Schicht von 100 μm Dicke deponiert ein hochenergetisches Elektron bei senkrechtem Einfall eine Energie von etwa 50 keV und erzeugt damit ca. 15.000 Ladungsträger. Der generierte Ladungspuls ist dann 50 mal großer als das vom Sperrstrom erzeugte Rauschsignal. Der Ladungsimpuls ist dann leicht beobachtbar, wenn jeder Streifen mit einem Verstarker oder einer Verstarkerkette (Vor- und Hauptverstarker) , einem Pulshohendiskrimmator und einem entsprechenden Zahler verbunden ist.There can be several photoelectrons. In that case, the event is assigned to the strip that receives the largest charge pulse. In this way, the spatial resolution of the linear detector is less than two stripe widths. With the set depth of the depletion zone, the size of the charge pulse is limited at the same time. In a layer with a thickness of 100 μm, a high-energy electron deposits an energy of about 50 keV on vertical incidence and thus generates about 15,000 charge carriers. The charge pulse generated is then 50 times larger than the noise signal generated by the reverse current. The charge pulse is easily observable when each strip is connected to an amplifier or a chain of amplifiers (pre and main amplifier), a pulse height discriminator and a corresponding counter.
Die bisher beschriebenen anspruchsgemaßen γ-Detektoren ermöglichen Ortsauflosungen, die bis etwa zweimal der Streifenbreite sein können. Es können Auflosungen bis ca. 100 μm realisiert werden.The previously described γ-detectors enable spatial resolutions that can be up to about twice the stripe width. Resolutions down to approx. 100 μm can be realized.
Die Dicke der Metallfolie grenzt den Bereich des γ-The thickness of the metal foil limits the range of the γ-
Detektors ein, der auf γ-Strahlen reagiert. Diese Beschrankung wird im folgenden vertikale Auflosung genannt .Detector that responds to γ-rays. This restriction is called the vertical resolution below.
Für einen γ-Detektor mit einer Blei- oder Goldfolie und für γ-Energien von 0,5 bis 1 MeV liegt die bevorzugte Dicke der Metallfolie zwischen 50 und 200 μm. Die Dicke soll kleiner als die Reichweiten der Photoelektronen in diesen Materialien sein. Wenn die Reichweite nicht groß gegen die Foliendicke ist, treten zu viele Photoelektronen auf, die kein Signal m der Streifendiode auslosen. Demnach wäre die vertikale Auflosung regelmäßig auf 50 und 200 μm beschrankt. Zur Losung dieses Problems ist in einer weiteren
Ausfuhrungsform der Erfindung die Metallfolie wellen- oder zickzackartig geformt. Die Wellenkamme bzw. die Zickzackkanten liegen wahrend der Messung senkrecht zur Einstrahlrichtung der γ-Strahlen. So wird die vertikale Auflosung trotz Verwendung dunner Folien erhöht. Die vertikale Auflosung wird durch den Höhenunterschied zwischen Wellental und Wellenberg festgelegt. Dieser Höhenunterschied wird im folgenden (effektive) Konverterhohe genannt. Es zeigenFor a γ detector with a lead or gold foil and for γ energies from 0.5 to 1 MeV, the preferred thickness of the metal foil is between 50 and 200 μm. The thickness is said to be smaller than the ranges of the photoelectrons in these materials. If the range is not large compared to the film thickness, there are too many photoelectrons which do not trigger a signal in the strip diode. Accordingly, the vertical resolution would be regularly limited to 50 and 200 μm. Another solution is to solve this problem Embodiment of the invention, the metal foil shaped like a wave or zigzag. The wave crest or the zigzag edges lie perpendicular to the direction of incidence of the γ-rays during the measurement. The vertical resolution is increased despite the use of thin foils. The vertical resolution is determined by the difference in height between the wave trough and wave crest. This height difference is called (effective) converter height in the following. Show it
Fig. 1 Gamma-Detektor mit Konverterfolie und einer Halbleiterstreifendiode auf der Unterseite der Folie. 1: Konverterfolie, 2: Metallstreifen, 3 : p+ - Streifenkontakt,Fig. 1 gamma detector with converter film and a semiconductor strip diode on the underside of the film. 1: converter foil, 2: metal strips, 3: p + - strip contact,
4: n~ - dotierter Halbleiter, 5 : n+ - dotierte Gegenelektrode, t: Tiefe des Detektors bzw. Lange der4: n ~ - doped semiconductor, 5: n + - doped counter electrode, t: depth of the detector or length of the
Streifen. Fig. 2 Querschnitt des Gamma-Detektors, bestehend aus Konverterfolie und zwei Halbleiter- Streifendioden auf der Ober - und Unterseite der Konverterfolie dκ: Dicke der Konverterfolie, dH: Dicke des Halbleiterwafers (-Substrates) 4 b: Breite des Detektors, H: Gesamthohe des Detektors und 6: Verarmungszone mit einer Tiefe, die etwa gleich der Streifenbreite
Die Dicken der Metallstreifen, der p+ - und n+ Stripes. Fig. 2 cross section of the gamma detector, consisting of converter film and two semiconductor strip diodes on the top and bottom of the converter film d κ : thickness of the converter film, d H : thickness of the semiconductor wafer (substrate) 4 b: width of the detector, H : Total height of the detector and 6: depletion zone with a depth approximately equal to the strip width The thicknesses of the metal strips, the p + - and n +
- Schichten sind kleiner als 1 μm und
deshalb nicht maßstabsgetreu gezeichnet. Die dünne Isolationsschicht zwischen den Metallstreifen und der metallischen Konverterfolie ist nicht eingezeichnet. Fig. 3 Dreidimensionale Darstellung einer zickzackartig geformten Konverterfolie, L: Gesamtlange m Einstrahlrichtung h : (Effektive) Konverterhohe δ : Dicke der Metallfolie p : Periodenabstand (Abstand zwischen zwei- Layers are smaller than 1 μm and therefore not drawn to scale. The thin insulation layer between the metal strips and the metallic converter foil is not shown. Fig. 3 Three-dimensional representation of a zigzag-shaped converter foil, L: total length m beam direction h: (effective) converter height δ: thickness of the metal foil p: period spacing (distance between two
„Wellentalern" ) Fig. 4 Reichweite R der Photoelektronen in Abhängigkeit von ihrer Energie4 wave range R of the photoelectrons as a function of their energy
Wenn der Periodenabstand p bei einer wellenartig oder zickzackartig geformten Konverterfolie groß gegenüber der Schichtdicke der Konverterfolie ist, so wird die effektive Absorptionstiefe (Absorptionstiefe: Strecke in der Folie, entlang der γ-Strahlen absorbiert werden) unabhängig von dem Periodenabstand. Mit den Großen, wie sie in Fig. 4 gezeigt sind, ist die effektive Absorptionstiefe tabs dann gegeben durchIf the period spacing p in a wave-shaped or zigzag-shaped converter film is large compared to the layer thickness of the converter film, the effective absorption depth (absorption depth: distance in the film along which γ-rays are absorbed) becomes independent of the period distance. With the sizes as shown in FIG. 4, the effective absorption depth t abs is then given by
t abs ht abs h
Bei dieser Ausgestaltung der Konverterfolie kann die vertikale Auflosung der horizontalen angepaßt werden oder mit dünneren Folien eine größere
Nachweiswahrschemlichkeit erzielt werden.With this configuration of the converter film, the vertical resolution of the horizontal one can be adapted or a larger one with thinner films Verification probability can be achieved.
Zur Optimierung der Detektoreigenschaften können die folgenden Parameter variiert werden: 1. Die Tiefe t des Streifendetektors: Mit langen Streifen wird die Absorptionswahrschemlichkeit der zu detektierenden Gammas erhöht, wahrend der vertikale Akzeptanzwinkel (Akzeptanzwinkel: Auftreffwinkel einer Gammastrahlung auf dieThe following parameters can be varied in order to optimize the detector properties: 1. The depth t of the stripe detector: With long stripes, the probability of absorption of the gamma to be detected is increased, while the vertical acceptance angle (acceptance angle: angle of incidence of a gamma radiation on the
Metallfolie, bei dem die Gammastrahlen die Folie so durchlaufen, daß sie dabei absorbiert werden) verringert wird.Metal foil, in which the gamma rays pass through the foil so that they are absorbed) is reduced.
2. Das Material der Metallfolie: Favorisierte Materialien sind Pb und Au, die, auf das Atom bezogen, vergleichbar stark mit den Gammas von 0.5 bzw. 1 MeV wechselwirken. Die Dichte ist bei Au etwa doppelt so groß, was kürzere Absorptionslangen, aber auch kürzere Elektronenreichweiten zur Folge hat.2. The material of the metal foil: Favored materials are Pb and Au, which, based on the atom, interact comparatively strongly with the gammas of 0.5 and 1 MeV, respectively. The density of Au is about twice as large, which results in shorter absorption lengths, but also shorter electron ranges.
3. Die Wellblech- oder Zickzackstruktur der Metallfolie:3. The corrugated iron or zigzag structure of the metal foil:
Mit dünnen Folien kann dieThis can be done with thin foils
Nachweiswahrschemlichkeit erhöht werden. Bei Vorsehen einer großen Detektortiefe t kann die vertikale Auflosung von ihrem Minimalwert von 100 μm bis zu 1mm geändert werden.Proof of probability can be increased. If a large detector depth t is provided, the vertical resolution can be changed from its minimum value of 100 μm to 1 mm.
4. Streifenbreite:4. Strip width:
Mit breiter werdenden Streifen wird die horizontale Auflosung großer. Optimal ist eineAs strips become wider, the horizontal resolution increases. One is optimal
Konverterhohe, die gleich der Streifenbreite ist.Converter height that is equal to the stripe width.
5. Verarmungszone im Halbleiter-Streifendetektor :
Zu bevorzugen sind Verarmungszonen, deren Ausdehnungen mindesten 50 μm und der Streifenbreite angepaßt sind.5. Depletion zone in the semiconductor strip detector: Depletion zones, the dimensions of which are at least 50 μm and the strip width, are preferred.
beispielhaft seien folgenden Detektordaten genannt:the following detector data may be mentioned by way of example:
Tabelle 1: Bevorzugte Detektorparameter
Table 1: Preferred detector parameters
Claims
1. Ortsauflosender γ-Detektor mit einer Metallfolie, in der einfallende γ-Strahlen durch einen photoelektrischen Effekt absorbiert werden, wobei an die Metallfolie wenigstens eine Streifendiode grenzt und dabei die Oberflache mit den Streifen der Streifendiode der Metallfolie zugewandt ist.1. Spatially resolving γ detector with a metal foil, in which incident γ-rays are absorbed by a photoelectric effect, at least one strip diode bordering the metal foil and the surface with the strips of the strip diode facing the metal foil.
2. Ortsauflosender γ-Detektor nach vorhergehendem Anspruch, bei der die Metallfolie aus Blei oder Gold besteht .2. Spatially resolving γ detector according to the preceding claim, in which the metal foil consists of lead or gold.
3. Ortsauflosender γ-Detektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Metallfolie dunner als 0,5 mm ist.3. Spatially resolving γ detector according to one of the preceding claims, in which the metal foil is thinner than 0.5 mm.
4. Ortsauflosender γ-Detektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Lange der Streifen sowie die Tiefe der Metallfolie 1 - 5 cm betragt.4. Spatially resolving γ detector according to one of the preceding claims, in which the length of the strips and the depth of the metal foil is 1-5 cm.
5. Ortsauflosender γ-Detektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich zu beiden Seiten der Metallfolie Streifendioden zur Registrierung von Photoelektronen befinden, die aus der Metallfolie austreten.
5. Spatially resolving γ detector according to one of the preceding claims, in which there are strip diodes on both sides of the metal foil for registering photoelectrons which emerge from the metal foil.
6. Ortsauflosender γ-Detektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Halbleiterdiode als Streifendiode vorgesehen ist, bei der über die Sperrspannung die Große einer Verarmungszone an beweglichen Ladungsträger unterhalb der Streifen der Streifendiode einstellbar ist .6. Spatially resolving γ detector according to one of the preceding claims, in which a semiconductor diode is provided as a strip diode, in which the size of a depletion zone on movable charge carriers below the strips of the strip diode can be set via the reverse voltage.
7. Ortsauflosender γ-Detektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Metallfolie wellen- oder zickzackartig geformt ist.7. Spatially resolving γ detector according to one of the preceding claims, in which the metal foil is shaped like a wave or zigzag.
8. Verfahren zum Betreiben des γ-Detektors nach einem der vorhergehenden Ansprüche, indem der γ-Detektor so in eine zu registrierende γ-Strahlung hineingestellt wird, daß die γ-Strahlen parallel zu den Streifen der Streifendiode des γ-Detektors in den γ-Detektor einfallen.8. A method for operating the γ-detector according to one of the preceding claims, by placing the γ-detector in a γ-radiation to be registered in such a way that the γ-rays are parallel to the stripes of the stripe diode of the γ-detector in the γ- Detector come up.
9. Verfahren nach vorhergehendem Anspruch, bei dem eine Halbleiterdiode als Streifendiode vorgesehen wird, bei der über die Sperrspannung die Große einer Verarmungszone an beweglichen Ladungsträger unterhalb der Streifen der Streifendiode einstellbar ist, und bei der die Tiefe der Verarmungszone so eingestellt wird, daß sie in etwa der Streifenbreite der Halbleiterdiode entspricht.
9. The method according to the preceding claim, in which a semiconductor diode is provided as a stripe diode, in which the size of a depletion zone of movable charge carriers below the stripes of the stripe diode is adjustable via the reverse voltage, and in which the depth of the depletion zone is set so that it is in corresponds approximately to the strip width of the semiconductor diode.
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