Свежие обсуждения
Идеи

Применение фотодиода в качестве датчика радиации.

1 2 3

Какую радиацию собрались ловить?

Если альфа частицы, то ничего не получится, поскольку пробег таких частиц в воздухе составляет несколько сантиметров, а любая стенка будет их задерживать.
Даже если удалите корпус прибора, то альфа частицы все равно застрянут в p- , либо в n- зоне прибора.
Фирменные п/п детекторы делают из германия, площадью в несколько кв.см (и десятков кв.см), с тонким напыленным электродом, а поверхность ничем не защищена (т.е. открытая).

Если гамма-частицы -- то тоже ничего не получится, поскольку у этих частиц очень большая проникающая способность, и чтобы они хоть как-то прореагировали с веществом, нужен большой объем (куб. сантиметры) этого вещества. У обратносмещенных диодов рабочий объем ничтожно мал (тонкая зона p-n перехода). В фирменных детекторах работает не p-n переход, а вся масса полупроводника. Для уменьшения тепловых токов (соизмеримых с импульсами, вызванными гамма-частицами) применяют охлаждение жидким азотом, либо холодильниками пельтье.

Фотодиод имеет смысл использовать только в сцинтилляционных детекторах (это где используется преобразование энергии частиц в видимое излучение с поможью специальных материалов), но чувствительность фотодиода должна быть очень большая (соизмеримой с чувствительностью ФЭУ - фотоэлектронного умножителя).

 

Площадь чувствительной зоны слишком мала, чтобы вразумительно откалибровать и пользоваться pn переходом как датчиком бытового дозиметра. Разве что - узкоспециальное применение. Или их нужна целая матрица...

 

Проще купить СГ или сгородить ФЭУ+сцинцилятор, благо есть смеси из вполне доступных веществ.
Хотя бы будете знать, какой энергии частицы ловите.

 

вообще в промышленных дозиметрах стоят фотодиоды, точнее один, правда перед ним еще стоит ФЭУ и сцинтилятор. Они могут работать в больших радиационных полях, что не скажеш об счетчиках гейгера.

 

Возьмём, скажем гамма-квант, пролетающий сковзь тонкую чуствительную зону диода (~10 мкм). Выбивает, скажем такой квант десяток электронов. Эти электроны проходят через PN-переход, создавая ток утечки. Зацените величину тока этой утечки - слишком она мала, чтобы её зафиксировать в р/л условиях. Но эту трудность можно обойти - применив чуствительный материал, испускающий свет при попадании радиации. Так сделал в своё время Резерфорд - он взял сульфид цинка (ZnS). При этом он мог считать глазом отдельные вспышки. Т.е. для использования простого фотодиода нужно подобрать "рабочее тело" испускающее свет при воздействии данного вида радиации. Как-то мне попадалась инфа, что материал световодов тоже может испускать свет под действием космических лучей. Ну так вот, изготовить из него конус, острым концом к фотодиоду - и вот вам большая чуствительность датчика радиации без суперусиления...

 

Не будет большой чувствительности. С фотодиода будет снят импульс, по энергии меньше, чем энергия поглотившейся частицы. А эта энергия в большинстве случаев ничтожна и обнаружить что-то удастся, только если частиц будет очень много (случай, аналогичный ионизационной камере). Полупроводниковые детекторы используют лавинное усиление, подобно газовым пропорциональным счетчикам, а в обычном случае будет та же ионизационная камера. В опыте Резерфорда использовалось альфа-излучение, там энергия частиц очень велика и достаточна для того, чтобы сцинтилляцию можно было увидеть глазом.
Так что сцинтилляционный счетчик из фотодиода и сульфида цинка не сделаете. Надо ФЭУ брать -- и сцинтиллятор не в виде порошка тонким слоем (в нем мало что успеет поглотиться, только альфа и мягкая бета), а толстый кристалл -- обычно используют NaI (Tl). Еще есть эвлитин -- германат висмута.

 

Вот если разговор пошёл про альфу - чем её мерять правильно? (сцинциллятор+фэу хорошо, но громоздко ;( )

 

На военке в 60-е года как датчик альфа-излучения использовали САТ-7 (счетчик альфа торцевой). При этом с прибора снимался кожух.

 

Все дозиметры что видел, все были на основе связки ФЭУ+сциннилятор, за исключением бытовых, в которых стоит газоразрядный счетчик.
На сайте какого-то украинского завода видел полупроводниковые детекторы частиц, на основе связки фотодиод большой площади кристалла+сциннилятор, но дюже дорогие, и требуют специальных условий, вроде охлаждения. Про использование в качестве датчика для дозиметра не было упоминаний, подразумевались какие-то специальные научные цели. К фотодиоду сему полагался усилитель, такой сравнительно немаленький блок.

 

Конструкция не понравилась. Для полупроводников используют зарядочувствительные усилители.
Когдато много их было в файлах на http://www.fusor.net, потом сняли - вещ сугубо коммерческая.
Если надо действительно чтото работающеее - диод стоит ок 50уе, усилитель более 400уе. см.
http://www.detector.org.ua/preamplifiers.html Я когдато такой усилитель по американским спецификациям делал. Есть документация.
А надо? если для бытовых целей - ну например там проверить железяки на чернобыльское происхождение, то лучше Беллу или Припять старую по случаю купить, их много после чернобыля нашлепали. Кроме того у нас на р.б. есть и новые бытовые приборы, львов шлепает на МК. Хочешь сделать чтото выпускаемое серийно - лучше купи самое дорогое, имеющееся на рынке, сэкономишь деньги и силы. Успехов.