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Flashcard FC284553

Por que detectores Ge(Li) devem ser mantidos continuamente a 77 K mesmo quando não estão em operação?

Questões sem classificação de assunto (Física)

IDECAN · 2014

De acordo com o assunto Física: Questões sem classificação de assunto (Física), responda:

Por que detectores Ge(Li) devem ser mantidos continuamente a 77 K mesmo quando não estão em operação?
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Resposta

Para reduzir a corrente de fuga térmica e evitar a migração do lítio, que destruiria a região de depleção.

O cristal Ge(Li) é compensado por Li por difusão para criar uma ampla região intrínseca, essencial para boa eficiência e alta resolução em espectroscopia gama.
Como o germânio tem pequena largura de banda proibida, a geração térmica de portadores a temperatura ambiente aumenta a corrente de fuga e o ruído eletrônico; por isso é necessário resfriar a ~77 K.
Além disso, o aquecimento promove a difusão do lítio no cristal, alterando a região de depleção e degradando permanentemente a resposta espectral, podendo inutilizar o detector.

Observação técnica: a corrente de fuga cresce exponencialmente com a temperatura, aproximando-se de \(I \propto e^{-E_g/(2kT)}\).

Exemplo: num laboratório, um detector Ge(Li) deixado sem nitrogênio líquido por várias horas apresentou aumento do ruído e perda de resolução — de cerca de 1,5 keV para > 8 keV em 662 keV — e, após ciclos térmicos repetidos, a difusão do Li degradou a região de depleção, exigindo substituição do cristal.




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