高純鍺、Si（Li）探測器:

 
   半導(dǎo)體（高純鍺和Si（Li））探測器擁有精銳的能量分辨率，由其組成的γ和X射線能譜測量技術(shù)與產(chǎn)品，不是核結(jié)構(gòu)、分子物理、原子碰撞等核物理與核反應(yīng)研究的重要工具，而且在核電、環(huán)境、檢驗(yàn)檢疫、生物、天體物理與化學(xué)、地質(zhì)、法學(xué)、考古學(xué)、冶金和材料科學(xué)等諸多科學(xué)與社會(huì)領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。
  


一、 探測器機(jī)理與各指標(biāo)的簡要意義
 
   放射性核素產(chǎn)生的γ光子和X射線，其能量一般在keV至MeV范圍。由于其不帶電荷，通過物質(zhì)時(shí)不能直接使物質(zhì)產(chǎn)生電離，不能直接被探測到，因此γ和X射線的探測主要依賴于其通過物質(zhì)時(shí)與物質(zhì)原子相互作用，并將或部分光子能量傳遞給吸收物質(zhì)中的一個(gè)電子。這種相互作用表現(xiàn)出光子的突變性和多樣性，在吸收物質(zhì)中主要產(chǎn)生三種不同類型的相互作用：光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)或電子對(duì)效應(yīng)，而產(chǎn)生的次級(jí)電子（光電子）再引起物質(zhì)的電離和激發(fā)，形成電脈沖流，電脈沖的幅度正比于γ和X射線的能量。三種效應(yīng)中，光電效應(yīng)中γ光子把能量傳遞給光電子而產(chǎn)生峰，是譜儀系統(tǒng)中用于定性定量分析的主要信號(hào)；而康普頓效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)則會(huì)產(chǎn)生干擾，應(yīng)盡可能予以抑制。
   在譜儀中，探測器（包括晶體、高壓和前置放大器）實(shí)際上是一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器，將光子的能量轉(zhuǎn)變成幅度與其成正比的電脈沖。然后通過譜儀放大器將該脈沖成形并線性放大，再送入模數(shù)變換器即ADC中將輸入信號(hào)根據(jù)其脈沖幅度轉(zhuǎn)變成一組數(shù)字信號(hào)，并將該數(shù)字信號(hào)送入多道計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，由相關(guān)軟件形成譜圖并進(jìn)行分析。

以下簡要闡明所涉及的相關(guān)物理概念：
  1、相對(duì)效率、效率與實(shí)際效率
   相對(duì)探測效率（即標(biāo)稱效率）的定義：按ANSI/IEEE Std. 325-1996定義，Co-60點(diǎn)源置于探測器端面正上方25cm處，對(duì)1.33MeV能量峰，半導(dǎo)體探測器與3"×3" NaI探測器計(jì)數(shù)率的比值，以%表示。效率：Co-60點(diǎn)源置于探測器端面正上方25cm處，1.33MeV能量峰處所產(chǎn)生的實(shí)際探測效率（3"×3"NaI探測器，此效率為0.12%）。實(shí)際探測效率：取決于感興趣核素所在能量峰、探測器的晶體結(jié)構(gòu)、實(shí)際樣品的形狀、體積及探測器與樣品間的相對(duì)位置關(guān)系等因素。
針對(duì)低活度樣品的測量，通過實(shí)際探測效率以測量靈敏度是選擇探測器的出發(fā)點(diǎn)。
   2、 能量分辨率（FWHM）：探測器或系統(tǒng)對(duì)不同能量γ和X射線在探測中的分辨能力，通常以半高寬（FWHM，峰高度一半處所對(duì)應(yīng)的能量寬度）表示。比如對(duì)于1.33MeV能量峰，按ANSI/IEEE Std. 325-1996定義，Co-60點(diǎn)源置于探測器端面正上方25cm處，在計(jì)數(shù)率為1kcps時(shí)的半高寬。由于高純鍺探測器的分辨率本身已經(jīng)相當(dāng)精銳，除了在中子活化、鈾元素分析等少數(shù)應(yīng)用中，能量分辨率已不是要考慮的因素。更加實(shí)際的分辨率問題是在高計(jì)數(shù)率和計(jì)數(shù)率動(dòng)態(tài)變化（如中子活化、裂變產(chǎn)物、在線監(jiān)測、現(xiàn)場測量）情況下，如何分辨率盡可能的穩(wěn)定。
   3、 康普頓效應(yīng)與峰康比
   γ光子與探測器中的半導(dǎo)體原子的電子相互作用時(shí)，將部分能量傳遞給電子，剩余能量的γ光子以的角度散射出去，成為康普頓散射。康普頓效應(yīng)的結(jié)果會(huì)導(dǎo)致在部分的峰下方形成康普頓坪，成為相關(guān)能量峰的本底或甚至淹沒此能量峰。
   峰康比：對(duì)1.33MeV能量峰，指其峰的中心道計(jì)數(shù)與1.040MeV至1.096MeV區(qū)間內(nèi)康普頓坪的平均道計(jì)數(shù)之比。
  4、  峰形
   表征峰對(duì)稱性之指標(biāo)，通常以FTWH（十分之一全高寬）與FWHM（半高寬）之比表示。為嚴(yán)格定義峰形，ORTEC對(duì)部分探測器同時(shí)提供F.02WH（五十分之一全高寬）與FWHM（半高寬）之比。
 
 二、 ORTEC同軸探測器嚴(yán)格能量分辨率、峰康比和峰形指標(biāo)。
1、ORTEC HPGe與Si（Li）探測器的分類與特點(diǎn)：
       GEM系列:  P型同軸HPGe探測器                          



GEM Profile系列:  P型優(yōu)化同軸HPGe探測器 

• 同一型號(hào)的探測器采用相同的晶體結(jié)構(gòu)和尺寸，從而了相當(dāng)一致的效率曲線；            
• GEM-M系列：專門設(shè)計(jì)適用于馬林杯狀樣品的測量，探測器端窗直徑與晶體厚度一致；
• GEM-F系列：采用扁平結(jié)構(gòu)晶體（直徑>長度），對(duì)于濾紙、濾膜等薄層樣品的測量能獲得理想的實(shí)際探測效率；
• GEM-FX系列：有著-F系列類似的晶體結(jié)構(gòu)，但采用的接觸和碳纖維端窗，能量響應(yīng)范圍10keV至10MeV；還可作為鈾元素測量的理想選擇；提供15%，20%和50%三種探測效率選擇；
• GEM-MX系列：結(jié)合-M與-FX工藝，能量響應(yīng)范圍10keV-10MeV，尤其適合于馬林杯狀樣品；提供38%, 66%，115%和175%四種效率選擇；
• GEM-FX與GEM-MX在整個(gè)10keV至10MeV（“寬能”）的能量范圍內(nèi)都有十分優(yōu)異的能量分辨率，從指標(biāo)與實(shí)用意義上實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)P型與N型探測器的“優(yōu)勢組合”。