Cuando un diodo semiconductor tiene polarización inversa, normalmente fluirá muy poca corriente ya que la zona de agotamiento en el diodo será mayor de lo que será cuando el diodo no tenga voltaje de polarización aplicado. La zona de agotamiento es una parte del diodo donde la concentración de portadores de carga (electrones y agujeros) es muy pequeña.
Si un rayo gamma, una partícula beta o una partícula alfa entra en la zona de agotamiento de entonces, ya que cede su energía, generará portadores de carga. Estos son atraídos por la fuerza electrostática (tenemos un campo eléctrico en el detector de diodos) hacia los terminales del diodo. De esta manera, se producirá un pulso de corriente, el voltaje de polarización barrerá los portadores de carga del diodo, lo que le permitirá volver al estado en que estaba antes de que ocurriera el evento de radiación.
El pulso de la corriente normalmente se amplifica antes de enviarse a un convertidor de analógico a digital (ADC), esto mide el tamaño del pulso y luego la electrónica ahorró el hecho de que se produjo un recuento en alguna memoria de la computadora. Una forma clásica es tener memoria en la que se registra el número de eventos en una energía dada. La Navidad pasada puse una muestra de trinitita dentro de un detector HPGe donde trabajo y recolecté un espectro gamma, permití que la muestra permaneciera allí durante varias semanas para obtener un buen espectro gamma.
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Creo que un diodo semiconductor se puede usar de dos maneras principales para detectar radiactividad, se puede usar como sensor en un detector gamma como un HPGe o se puede usar en un detector alfa. En un detector alfa, el diseño del detector tendrá que ser diferente ya que las partículas alfa deberán pasar a través de una ventana muy delgada hacia la parte activa del cristal del detector.
En la espectroscopía de rayos gamma es común colocar el cristal de germanio dentro de un recipiente que lo protegerá de las partículas beta y los rayos X de baja energía de la muestra. A menudo, la protección contra rayos beta y rayos X de baja energía también incluirá el plástico del soporte de la muestra. La ventaja del soporte de muestra de plástico es que es mucho más fácil tener siempre la misma geometría.
La geometría es importante, solo una fracción de los fotones gamma emitidos por una muestra ingresará al cristal detector. Si esta fracción cambiara aleatoriamente entre muestras, el nivel de radioactividad de las muestras parecería cambiar. Por lo tanto, si desea realizar mediciones de la cantidad de radionúclido presente, siempre debe mantener la geometría de conteo igual o estar dispuesto a hacer algunos cálculos difíciles para determinar el efecto de cambiar la geometría.
Es posible con una geometría mal definida obtener alguna información como “qué radionucleidos están presentes” pero cuánto no es posible entonces.
Es común usar una geometría donde solo una pequeña fracción de los fotones gamma de cada desintegración ingresan al detector, esto es por una buena razón. Muchos radionucleidos emiten más de un fotón gamma durante sus desintegraciones. Estos se emiten muy cerca uno del otro (bueno para la mayoría de las cosas). Si la geometría del detector fuera tal (4 pi) que todos los fotones de la fuente fueran capturados en el detector, entonces el evento registrado sería la suma de ambos fotones, esto supone que toda la energía de ambos fotones fue capturada en el detector .
Esto daría como resultado que los datos recopilados por el espectrómetro sean a menudo menos útiles. El espectrómetro estaría actuando como un calorímetro de rayos gamma.
