Эффект Лазаря - Википедия - Lazarus effect

Для использования в других целях см. Эффект Лазаря (значения).
Механизм создания дефекта решетки (вверху) и захвата / освобождения электронов и дырок при различных температурах (внизу)

В Эффект Лазаря относится к полупроводниковые детекторы; когда они используются в суровых радиация среды, дефекты начинают появляться в полупроводнике кристаллическая решетка в качестве атомы смещаются из-за взаимодействия с высокоэнергетическим частицы. Эти дефекты в виде вакансий в решетке и атомов в междоузлиях имеют эффект временного захвата электроны и дыры которые образуются при ионизации частицы пройти через детектор. Поскольку именно эти электроны и дыры дрейфующий в электрическое поле которые производят сигнал, объявляющий прохождение частица, когда образуется большое количество дефектов, сигнал детектора может быть сильно уменьшен, что приведет к непригодному (мертвому) детектору.

Радиационные повреждения, вызванные релятивистскими ионами свинца при попадании луча SPS на кремниевый микрополосковый детектор в эксперименте NA50 в ЦЕРНе

Однако в 1997 г. Витторио Джулио Пальмиери, Курт Борер, Стефан Янош, Cinzia Da Viá и Лука Касагранде на Бернский университет (Швейцария) выяснили, что при температуре ниже 130 кельвины (около -143 градусов Цельсия ) мертвые детекторы, видимо, оживают.[1] Объяснение этого явления, известного как Эффект Лазаря, связана с динамикой наведенных дефектов в полупроводник масса.

При комнатной температуре радиация дефекты, вызванные повреждением, временно задерживают электроны и дыры в результате ионизация, которые затем отправляются обратно в зона проводимости или же валентная полоса за время, которое обычно превышает время считывания подключенной электроники. Следовательно, измеренный сигнал меньше, чем должен быть. Это приводит к низкому отношение сигнал / шум что, в свою очередь, может помешать обнаружению пересечения частица.В криогенный температуры однако однажды электрон или же дыра, в результате ионизация или от детектора утечка Текущий, попадает в локальный дефект, он остается в ловушке долгое время из-за очень низкого тепловая энергия из решетка. Это приводит к тому, что большая часть «ловушек» заполняется и, следовательно, становится неактивной. Захват электроны и дыры создано частицы прохождение детектора предотвращается, и сигнал теряется незначительно или отсутствует. Понимание этого подробно описано в ряде статей.[2][3][4]

Благодаря Эффект Лазаря, кремниевые детекторы доказали свою способность выдерживать дозы облучения, превышающие 90 Град.[5] и они были предложены для будущих экспериментов с высокой светимостью.[6]

Рекомендации

  1. ^ Витторио Джулио Пальмиери; Курт Борер; Стефан Янош; Cinzia Da Viá; Лука Касагранде (1998), «Доказательства восстановления эффективности сбора заряда в сильно облученных кремниевых детекторах, работающих при криогенных температурах», Ядерные инструменты и методы в физических исследованиях Секция A: ускорители, спектрометры, детекторы и связанное с ними оборудование, 413 (2–3), стр. 475–478, Bibcode:1998НИМПА.413..475П, Дои:10.1016 / S0168-9002 (98) 00673-1
  2. ^ К. Борер и др .: Эффективность сбора заряда облученного кремниевого детектора, работающего при криогенных температурах. В: Ядерные приборы и методы в физических исследованиях А. 440, 2000, С. 5–16, Дои:10.1016 / S0168-9002 (99) 00799-8
  3. ^ В. Граната и др .: Криогенная технология для следящих детекторов. В: Ядерные приборы и методы в физических исследованиях А. 461, 2001, С. 197–199, Дои:10.1016 / S0168-9002 (00) 01205-5
  4. ^ К. Борер и др .: Эффективность сбора заряда облученного криогенного кремниевого двойного p-детектора. В: Ядерные приборы и методы в физических исследованиях А. 462, 2001, С. 474–483, Дои:10.1016 / S0168-9002 (01) 00198-X
  5. ^ Касагранде и др .: Новый сверхизлучательный жесткий криогенный кремниевый трекер для пучков тяжелых ионов В: Ядерные приборы и методы в физических исследованиях А. 478, 2002, с. 325-329, Дои:10.1016 / S0168-9002 (01) 01819-8
  6. ^ Чжан Ли и др .: Криогенные кремниевые детекторы для определения сверхрадиационной стойкости в среде SLHC. В: Ядерные приборы и методы в физических исследованиях А. 579, 2007, С. 775–781, Дои:10.1016 / j.nima.2007.05.296

дальнейшее чтение

  • Восстать из мертвых В: Новый ученый 17 октября 1998 г. (В сети )
  • Поднимаем мертвые детекторы В: ЦЕРН Курьер 29 марта 1999 г. (В сети )
  • Радиационно-жесткие кремниевые детекторы первыми В: ЦЕРН Курьер 1 января 2003 г. (В сети ).
  • Урсула Хеннигфельд (ред.): Lazarus - Kulturgeschichte einer Metapher. Гейдельберг: зима 2016.