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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Fotodiode als Strahlendetektor


Autor: Ph4b14|\| $(|-|/\/\1d7 (dj9fs)
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Hallo,

Ich habe mal gehört, dass ionisierende Strahlung man mit einer Fotodiode 
detektieren kann, wenn man sie "lichtdicht verpackt". Das soll ja mit 
dem Lawieneneffekt zusammenhängen.

Könnt Ihr mir da weitere Infos geben, denn ich möchte mal einen "Solid 
State Geigerzähler" bauen.

Beste Grüße und vielen Dank

Fabian

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Das ist richtig bei Gammastrahlung kann das funktionieren. Wie gross 
auch immer der Wirkungsquerschnitt ist. Ich wuerd allerdings die Energie 
darauf vewenden von da wegzukommen wo solche Strahlung anzutreffen ist.

Autor: Lukas K. (carrotindustries)
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Wenn du

Ph4b14|\| $(|-|/\/\1d7 schrieb:
> denn ich möchte mal einen "Solid
> State Geigerzähler" bauen.

Das sollte auch mit einem Szintillator vor dem Photodetektor gehen.

Autor: Stefan Salewski (Gast)
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Autor: Ph4b14|\| $(|-|/\/\1d7 (dj9fs)
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@ hacky
Ja, das ist richtig. Er wird sicher nicht allzu effizient sein. Aber ich 
möchte hauptsächlich Röntgenstralung amit "nachweisen". Ich habe auch 
einen "richtigen" als Referez

@ Luk4s
Ja, bloß, dass ich mir beim diesem Halbleiterdetektor den Schritt 
erspare die kurzwelligen, hochenergetischen Photonen in sichtbares Licht 
umwandle.
Der klassische Szintillator hat auch sicher einen besseren Wirkungsgrad, 
aber so einen habe ich leie grad nicht da ;-)

Ps. Ich könnte notfalls auch Zinksulfid auf die Fotodiode auftragen, 
dann wäre es auch ein klassischer Szintillator. Müsste aber auch ohne 
gehen.

@ Stefan
Hätte ich auch selber drauf kommen können
Danke ;)

Autor: CMS (Gast)
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Im Prinzip - ja

Ionisierende Strahlung kann man theoretisch mit jeder Diode nachweisen - 
das muss keine spezielle Photodiode sein. Jeder neuere Teilchendetektor 
an den großen Beschleunigerexperimenten (CDF, D0 am Tevatron oder Alice, 
CMS am LHC) nutzt genau das aus...

Mit dem Lawineneffekt hat das erst einmal auch nichts zu tun. Neben 
Licht erzeugt jede Art von ionisierender Strahlung in einem Halbleiter 
Elektron-Loch-Paare. Passiert das an einem (depletierten) p-n-Übergang, 
werden diese getrennt und können als Ladung detektiert werden.

Im Gegensatz zu einem Geiger-Zählrohr wird die generierte Ladung aber 
nicht "intern" verstärkt. Für hochenergetische Teilchen (z.B. aus der 
Höhenstrahlung) bekommt man nur so etwas wie 500 Elektronen pro µm 
Silizium, die das Teilchen durchdringt. Für eine typische Diode mit 
wenigen 100µm Dicke bekommt man also einige 10.000 Elektronen als zu 
detektierendes Signal. Zeitlich spielt sich das in wenigen ns ab. Man 
braucht also schon schnelle und sehr rauscharme Verstärker, um das zu 
detektieren. (Vom Leckstrom einer normalen Diode und dem Rauschen 
dadurch will ich gar nicht reden)

Es gibt aber tatsächlich spezielle Avalanche (Photo-)Dioden, bei denen 
die erzeugte Ladung den Lawinendurchbruch auslöst und damit das Signal 
quasi direkt in der Diode verstärkt. Das geht aber nicht mit einer 
normalen Photodiode und braucht ebenfalls eine spezielle Ansteuerung und 
Auswertung.

Wahrscheinlich ist es deutlich einfacher an ein gebrauchtes 
Geiger-Müller-Zählrohr zu kommen, als einen Halbleiterdetektor "von 
Hand" zu bauen.

Autor: Ph4b14|\| $(|-|/\/\1d7 (dj9fs)
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Hmmm schade
Leider hat so ein normaler Zähler eine Totzeit, was beim Szintillator 
nicht der fall ist, Gibt es eine Möglichleit diese Totzeit zu 
kompensieren?

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Autor: Ph4b14|\| $(|-|/\/\1d7 (dj9fs)
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ahhhh

das klingt ja ma interessant ;)

les ich mir mal durch

Autor: Peter Kranl (Gast)
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Die Bauanleitung ( mit Platinenlayouts ) findest du in der Funkschau 
21/1986 .

Autor: Klaus De lisson (kolisson)
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Hier auf Seite 5 gibts auch noch Info:

www.edn.com/contents/images/42403di.pdf

Gruss

Autor: Ph4b14|\| $(|-|/\/\1d7 (dj9fs)
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Die Funkschau war leiser vor meiner Zeit. Ich werde mich mal umschauen, 
wo ich noch so eine herbekomme...

Vielen Dank für euren Support.
Ich poste, wenn ich fertig bin

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