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germanium crystalfor radiation detector
简介
辐射探测器是一种将核辐射线转换成电学信号的器件。这种探测器实际上是一个反向偏置二极管，在高反向偏压作用下，形成很宽的耗尽区(灵敏区)，当射线进入时产生电子空穴对，在耗尽区电场作用下被收集，产生脉冲电荷被记录下来。锗辐射探测器有高纯锗探测器与锗(锂)探测器，前者正逐步取代后者。
早期探测器为气体计数器和闪烁计数器如NaI(Tl)，后来发展为半导体探测器。1949年制出了第一个锗探测器测量α粒子，后来相继出现锗(锂)及硅(锂)探测器。Ge(Li)探测器体积达200cm3，分辨率为1.8～2.0keV(Co601.33MeV)。但Ge(Li)探测器不仅要在液氮下工作而且还要在液氮下保存。70年代初制成了高纯锗(HPGe)探测器，避免用液氮保护，简化了探测器制作工艺，现正逐步取代Ge(Li)探测器。就其灵敏体积与分辨率，HPGe探测器已达到Ge(Li)探测器的同等水平。
Ge(Li)探测器用单晶要求掺入单 一的p型杂质，一般为镓，这样用锂漂移可以达到精确补偿，所以用高纯的多晶在纯氩或纯氢中提纯和生长单晶，使晶体中氧含量低于1×1014/cm3，防止氧与锂作用产生Li-O沉淀，因此要求锗单晶锂漂移迁移率大于1×10-10cm/(V.s)。化学与物理提纯注意对深能级杂质铜、银、镍、钴、铁和硫系元素的净化，因为它们大多是严重的空穴陷阱，影响探测器分辨率。生长Ge(Li)单晶和HPGe探测器用单晶利用合理热场，避免系属结构和位错团，因为它们是空穴陷阱，位错应在5×103/cm2以内，无位错或低位错会产生大量的空位也是严重的空穴陷阱，对于耗尽层宽度为厘米级HPGe同轴探测器，要求高纯锗单晶的净杂质浓度为≤2×1010/cm3，因此需要在有碳和二氧化硅涂层的石英舟内进行深度多级区域提纯，以获得1010/cm3杂质浓度的高纯多晶，然后在人造高纯石英坩埚内，多次再结晶生长单晶。
Ge(Li)和HPGe探测器适用于高低能谱区(X、Y)射线，广泛应用于冶化分析，X射线荧光分析，金属探矿(铀、金)，石油测井，煤田勘探，核医疗诊断，空间物理和射电天文学以及环境监测等各领域。