Cosa sono i rivelatori a semiconduttore?

I rivelatori a semiconduttore sono dispositivi di rilevamento che misurano i livelli di radiazione o il conteggio delle particelle. Possono utilizzare un elemento, una linea di elementi o una matrice bidimensionale di elementi di rilevamento. Il materiale di rilevamento dei semiconduttori utilizzato ha uno spessore di soli 0,10 mm. I rivelatori a semiconduttore hanno applicazioni di misurazione e imaging molto importanti in diversi campi, come l'imaging speciale e la fisica delle particelle.

Un rilevatore di silicio viene comunemente utilizzato per misurare l'intensità della radiazione o il numero di particelle ionizzanti in una posizione specifica. Il principio di base coinvolto utilizza un diodo, che è una giunzione positiva (P) e negativa (N) di tipo (PN) in polarizzazione inversa. La corrente al minimo molto bassa del diodo non conduttore diventa il riferimento al minimo. Quando la radiazione colpisce il rivelatore, si verificherà un aumento della corrente inversa che può innescare contatori o misuratori di frequenza delle particelle che potrebbero indicare velocità di ionizzazione delle particelle.

I rivelatori a microstriscia sono rivelatori di silicio disposti in modo lineare e sono un'espansione del rilevamento del punto nei rivelatori a diodi. Di solito sono realizzati su un materiale di tipo N di base. Allineando il flusso di particelle con l'arco longitudinale del rivelatore a microstriscia, è possibile confermare il percorso delle particelle di interesse.

Gli elementi immagine o i rilevatori di pixel sono ampiamente utilizzati per l'imaging bidimensionale. Prima dell'invenzione dei rivelatori di pixel, l'unico modo per sfruttare la capacità dei raggi X di penetrare e passare attraverso il corpo umano era una piastra composta di bario, comunemente nota come piastra a raggi X. Con la moderna capacità tecnologica, i rilevatori di pixel consentono la visualizzazione in tempo reale di immagini bidimensionali di una parte di interesse in una procedura chirurgica medica. Un altro uso potrebbe essere una visualizzazione in tempo reale di parti di materiale altrimenti nascoste, come ad esempio nella garanzia della qualità.

I rivelatori di particelle sono disponibili come rivelatori di particelle a semiconduttore a stato solido. Un rilevatore di particelle è in grado di rilevare la presenza di radiazioni o di una particella ionizzante. I primi rivelatori di particelle utilizzavano un tubo sigillato riempito con un gas ionizzante. Quando è presente la radiazione, il gas si ionizza e produce un breve momento di maggiore conduttività.

L'applicazione della sicurezza si basa sempre più su rilevatori di semiconduttori. Semplici rilevatori di metalli che utilizzano un campo elettromagnetico per rilevare armi pericolose possono anche essere incorporati con un rilevatore di radiazioni che rileva materiali radioattivi pericolosi ai punti di controllo di sicurezza. Le macchine a raggi X del nastro trasportatore hanno acquisito maggiore importanza nell'ispezione rapida del bagaglio per tutti i tipi di passeggeri. La rapida eliminazione delle persone che accedono a strutture ad alta sicurezza è stata resa possibile anche dall'uso di rivelatori a semiconduttore.