Determination of Sensitivity of Semiconductor Detectors of Gamma-Radiation

Keywords: semiconductor detector, gamma-radiation, Monte-Carlo method, response function, sensitivity

Abstract

Properties of response functions of room temperature gamma-radiation detectors based on wide band-gap semiconductors are researched using Monte-Carlo method. It is shown that approximate formulas which connect detector sensitivity with absorbed energy of monochromatic radiation in the energy range between 0.06 and 3 MeV can be obtained for some kinds of semiconductors. We determined gamma-quantum energy regions and detector thicknesses where obtained approximate formulas are correct. Regions of maximum error of approximate formulas are also determined.

Downloads

Download data is not yet available.

References

Demir D., Onder P., Oznuluer T. Performance of CdTe detector in the 13–1333 keV energy range // Radiation Physics and Chemistry. – 2010. – Vol. 79. – P. 1132–1136.

Захарченко А.А., Хажмурадов М.А. Исследование свойств полупроводниковых детекторов ядерных излучений методом Монте-Карло. Ч. 1: Полупроводниковые детекторы гамма-излучения / Препринт ХФТИ. Харьков, ХФТИ. – 2011.

Sang W., Wei J., Qi Z. et al. Primary study on the contact degradation mechanism of CdZnTe detectors // // Nucl. Instr. & Meth. A. – 2004. – Vol. 527. – P. 487–492.

Детекторы ионизирующих излучений полупроводниковые. Термины и определения: ГОСТ 18177-81. – [Действует с 1983–01–01]. – М.: Издательство стандартов, 1982. – 20 с.

XCOM: Photon cross sections database [электронный ресурс] : NIST Standard Reference Database 8 (XGAM) / M. Berger, J. Hubbell, S. Seltzer, et al. // Режим доступа к базе данных : http://physics.nist.gov/PhysRefData/Xcom/Text/XCOM.html

Горев В.С., Кожемякин В.А., Матвеев О.А. и др. Применение детекторов на основе теллурида кадмия в дозиметрии гамма-излучения // Приборы и техника эксперимента. – 1981. – № 1.– С. 60–64.

Залетин В.М., Кривозубов О.В., Topлин М.А., Фомин В.И. Радиометрические и дозиметрические характеристики HgI2-детекторов // Атомная энергия. – 1987. – Т. 63, вып. 4. – С. 274–277.

Akutagawa W., Zanio K. Gamma response of semi-insulating material in the presence of trapping and detrapping // J. Appl. Phys. – 1969. – Vol. 40. – P. 3838–3854.

Ruzin A., Nemirovsky Y. Statistical Models for Charge Collection Efficiency and Variance in Semiconductor Spectrometers // J. Appl. Phys. – 1997. – Vol. 82, No. 6. – P. 2754-2758.

Hossain A., Xu L., Bolotnikov A.E. et al. Distribution of Te inclusions in a CdZnTe wafer and their effects on the electrical properties of fabricated devices // Nucl. Instr. & Meth. A. – 2011. – Vol. 652. – P. 146–148.

Hossain A., Bolotnikov A., Camarda G. et al. Extended defects in CdZnTe crystals: Effects on device performance // Journal of Crystal Growth. – 2010. – Vol. 312. – P. 1795–1799.

Клевков Ю.В., Колосов С.А., Плотников А.Ф. Транспорт носителей заряда в отожженных крупно- и мелкозернистых поликристаллах CdTe // Физика и техника полупроводников. – 2006. – том 40, вып. 9. – С. 1028–1032.

Yang G., Bolotnikov A.E., Camarda G.S. et al. Electric field distribution of cadmium zinc telluride (CZT) detectors / Hard X-Ray, Gamma-Ray, and Neutron Detector Physics XI, Proc. of SPIE. – 2009. – Vol. 7449, 74490C1–7.

Gerrish V. Polarization and gain in mercuric iodide gamma-ray spectrometers // Nucl. Instr. & Meth. A. – 1992. – Vol. 322. – P. 402-413.

Захарченко А.А., Веревкин А.А., Кутний В.Е., Рыбка А.В., Хажмурадов М.А. Моделирование функции отклика CdZnTe детекторов для дозиметрии гамма-излучения // Вісник харківського національного університету. Серія фізична «Ядра, частинки, поля». – 2008. – № 832, вип. 4(40). – С. 71–76.

Захарченко А.А. Верификация моделей полупроводниковых детекторов гамма-излучения // Вісник харківського національного університету. Серія фізична «Ядра, частинки, поля». – 2011, № 955, вып. 2(50), – С. 51–59.

Zakharchenko A.A., Prokhorenko I.M., Khazhmuradov M.A. Statistical Characteristics of Pulse-Height Spectra of Gamma-Radiation Detectors Based on the Mercuric Compounds / 18th International Workshop on Room-Temperature Semiconductor Detectors (RTSD-2011), 23 – 29 October 2011, Valencia, Spain. – Paper RTSD.S-273.

Skrypnyk A.I., Zakharchenko A.A., Khazhmuradov M.A. Comparison of GEANT4 with EGSnrc for simulation of gamma-radiation detectors based on semi-insulating materials // Problems of atomic science and technology, Series: Nuclear Physics Investigations (56). – 2011, no 5. – P. 93–100.

Kawrakow I., Mainegra-Hing E., Rogers D. EGSnrcMP, the new multiplatform version of EGSnrc // Med. Phys. – 2004. – Vol. 31. – P. 1731.

Baciak J.E., He Z. Spectroscopy on Thick HgI2 Detectors: A Comparison Between Planar and Pixelated Electrodes // IEEE Transactions on nuclear science. – 2003. – Vol. 50, no. 4. – P. 1220–1224.

Клименко И.А., Комарь В.К., Мигаль В.П., Наливайко Д.П. Влияние упругих полей ростовых дефектов на фотодиэлектрический отклик кристаллов Cd1-xZnxTe // Физика и техника полупроводников. – 2001. – Т. 35, вып. 2. – С. 139–142.

Owens A. Compound Semiconductor Radiation Detectors / Taylor & Francis; 1 edition, 2012. – 567 pages

van den Berg L., Vigil R.D. Fabrication of mercuric iodide radiation detectors // Nucl. Instr. & Meth. A. – 2001. – Vol. 458, no. 1-2. – P. 148–151.

Hitomi K., Kikuchi Y., Shoji T., Ishii K. Improvement of energy resolutions in TlBr detectors // Nucl. Instr. & Meth. A. – 2009. – Vol. 607, no 1. – P. 112 –115.

Owens A., Bavdaz M., Andersson H. et al. The X-ray response of CdZnTe // Nucl. Instr. & Meth. A. – 2002. – Vol. 484, no 1-3. – P. 242–250.

GLP Series Planar HPGe Low-Energy Detector. Product Configuration Guide. [электронный ресурс] / Режим доступа : www.ortec-online.com/download/GLP.pdf

Published
2012-09-28
Cited
How to Cite
Zakharchenko, A. (2012). Determination of Sensitivity of Semiconductor Detectors of Gamma-Radiation. East European Journal of Physics, (1017(3), 75-84. Retrieved from https://periodicals.karazin.ua/eejp/article/view/13699