高纯锗探测器测量原理

高纯锗探测器，实质属于半导体探测器，其原理是在纯度相当高的锗晶体两端注入金属接触很，加高压后形成电场。 根据γ射线与物质的相互作用的理论，γ射线与晶体中核外电子作用产生电子空穴对，在电场力的作用下形成电荷。不同能量的γ射线，产生的电荷量不一样，而电荷量的多少决定脉冲幅度的大小。根据这个原理，在多道分析器上即可还原出不同能量大小的γ射线信息。由于γ射线产生的电荷量很小，因此高纯锗探测器必须在液氮下工作，以减少自身噪声，这就是系统需要制冷的原因。而仪器配套屏蔽铅室，是为了获得更好的探测下限。放射性核素产生的γ光子和 X 射线，其能量一般在 keV 至 MeV 范围。由于其不带电荷，通过物质时不能直接使物质产生电离，不能直接被探测到，因此γ和 X 射线的探测主要依赖于其通过物质时与物质原子相互作用，并将全部或部分光子能量传递给吸收物质中的一个电子。这种相互作用表现出光子的突变性和多样性在吸收物质中主要产生三种不同类型的相互作用：光电效应、康普顿效应或电子对效应，而产生的次级电子（光电子）再引起物质的电离和激发，形成电脉冲流，电脉冲的幅度正比于γ和 X 射线的能量。三种效应中，光电效应中γ光子把全部能量传递给光电子而产生全能峰，是谱仪系统中用于定性定量分析的主要信号；而康普顿效应和电子对效应则会产生干扰，应尽可能予以抑制。在谱仪中，探测器（包括晶体、高压和前置放大器）实际上是一个光电转换器，将光子的能量转变成幅度与其成正比的电脉冲。然后通过谱仪放大器将该脉冲成形并线性放大，再送入模数变换器即 ADC 中将输入信号根据其脉冲幅度转变成一组数字信号，并将该数字信号送入多道计算机数据获取系统，由相关软件形成谱图并进行分析。