дырка пара импульса

Рассмотрим теперь слабовозбужденные квантовые состояния изотропной ферми-жидкости. Их энергия должна мало отличаться от энергии основного состояния. В возбужденных состояниях распределение частиц по импульсам не такое, как прн О К- Всякое возбужденное состояние может быть получено из основного путем последовательного перевода частиц из внутренней части ферми-сферы наружу. При каждом таком элементарном акте, или, иначе говоря, элементарном возбуждении, получается состояние, отличающееся от исходного появлением частицы, имеющей импульс р> р , н возникновением дырки в ферми-сфере, где р < р . Каждое элементарное возбуждение имеет спин 1/ . Элементарные возбуждения всегда образуются парами. У одного из них импульс больше р , импульс другого меньше р . [c.257]

Частица радиоактивного излучения, попадая в полупроводниковый счетчик, переводит электроны из валентной зоны в зону проводимости. В результате этого возникает ряд последовательно протекающих процессов, следствием которых является движение возникшей пары электрон— дырка в соответствующих направлениях при этом возникает электрический импульс. [c.122]

Ключом к пониманию работы спектрометра с дисперсией по энергии служит то, что амплитуды импульсов, производимых детектором, в среднем пропорциональны энергии входящего рентгеновского кванта. Основной процесс детектирования, с помощью которого происходит пропорциональное преобразование энергии фотона в электрический сигнал, иллюстрируется на рис. 5.17. Невозмущенный 51 (Ь1)-кристалл обладает зонной структурой (описание зонной структуры дано в обсуждении катодолюминесценции в гл. 3), в которой состояния в зоне проводимости свободны, а состояния в валентной зоне заполнены. При захвате высокоэнергетического фотона электроны перебрасываются в зону проводимости, оставляя дырки в валентной зоне. При наличии напряжения смещения электроны и дырки разделяются и собираются электродами, расположенными на поверхностях кристалла. Захват фотонов осуществляется путем фотоэлектрического поглощения. Падающий рентгеновский фотон вначале поглощается атомом кремния и испускается высоко-энергетический электрон. Затем этот фотоэлектрон по мере того, как он движется в кремниевом детекторе и испытывает неупругое рассеяние, генерирует электронно-дырочные пары. Атом кремния остается в состоянии с высокой энергией, поскольку на испускание фотоэлектрона потребовалась не вся энергия рентгеновского кванта. Эта энергия впоследствии выделяется либо в виде оже-электрона, либо в виде кванта рентгеновского характеристического излучения кремния. Оже-электрон испытывает неупругое рассеяние и также создает электронно-дырочные пары. Кванты рентгеновского излучения кремния могут повторно поглощаться, инициируя процесс снова, или неупруго рассеяться. Таким образом, имеет место последовательность событий, в результате чего вся энергия первичного фотона остается в детекторе, если только излучение, генерируемое в одном из актов [c.213]

Полупроводниковые детекторы (ППД) представляют собой пластинку монокристалла кремния или германия, обычно активированных литием. В полупроводнике валентная зона заполнена, а зона проводимости почти свободна и отделена от валентной запрещенной зоной. Под действием рентгеновских квантов электроны из валентной зоны переходят в зону проводимости, каждый переход сопровождается появлением дырки в валентной зоне, которая в электрическом поле ведет себя как свободный положительный заряд. Если к полупроводнику приложить разность потенциалов, электроны и дырки будут перемещаться к электродам. Средняя энергия, требуемая ддя создания одной пары носителей заряда в кремнии, составляет около 3,5 эВ, что на порядок меньше энергии, требуемой для создания ионной пары в газоразрядном счетчике. Большое число носителей, создаваемых рентгеновским квантом данной энергии в ППД, приводит к значительно меньшим флуктуациям амплитуды импульсов и лучшему разрешению. [c.17]

Однако существующие данные не позволяют исключить возможность образования пар электрон — положительная дырка. Опыты, на которых основывалось предыдущее рассуждение, проводились при низких температурах (—183°), но при более высоких температурах экситоны могут в результате взаимодействия с фононами диссоциировать на пары электрон — положительная дырка. Кроме того, если даже экситоны возникают при поглощении фотонов с частотами, соответствующими длинноволновому краю полосы собственного поглощения, то всегда существует вероятность того, что фото ны, соответствующие более коротким длинам волн, будут образовывать пары электронов и положительных дырок в первичном акте поглощения [59]. Такие пары должны также возникать, возможно, одновременно с экситонами при прохождении быстрых частиц через кристаллы галогенидов серебра. Их возникновением объясняются импульсы тока в кристаллических счетчиках [66, 67], а также следы на ядерных фотопластинках. [c.422]

Основными характеристиками счетчиков являются эффективность — отношение числа сосчитанных квантов к числу квантов, попавших в входное окно мертвое время — время, в течение которого счетчик, зарегистрировавший квант, нечувствителен к следуюш,ему собственный фон — определяет нижний порог измеряемой интенсивности и амплитудное разрешение. Амплитуда импульсов на выходе пропорционального, сцинтилляционного и полупроводникового счетчиков пропорциональна энергии кванта, попавшего в счетчик. Однако эта закономерность носит статистический характер. При попадании в счетчик квантов строго монохроматического излучения, имеющих одинаковую энергию, на выходе счетчиков получаются импульсы, амплитуды которых распределены по закону Гаусса. Параметры этого распределения определяются приближенно средним числом фотоэлектронов, порождаемых в фотокатоде сцинтилляционного счетчика (25 для кванта Си/Са-излучения), средним числом первичных ион-электронных пар, образующихся в пропорциональном счетчике, (358 для Си/Са -кванта в ксеноне), количеством пар электрон— дырка в полупроводниковом счетчике. Соответственно среднее квадратичное отклонение для этих распределений составит a = Vn. Полуширина а=2,36(т и амплитудное разрешение W=2,3Q а/п. Очевидно, что для другого излучения разрешение изменится на множитель [c.157]

Образованием пар называется процесс превращения фотона в электрон и позитрон энергия фотона должна быть не менее 1,02 Мэе (2тс ). Можно показать, что в пустоте этот процесс не происходит, так как в этом случае не соблюдаются законы сохранения энергии и импульса. Однако образование пар может происходить в поле ядра, которое поглощает некоторую долю импульса и энергии. Сечение этого процесса возрастает с увеличением 2 ядра и энергии фотона. Процесс образования пар можно рассматривать как переход электрона из отрицательного в положительное энергетическое состояние. Явление аннигиляции — это падение обычного электрона в море электронов с отрицательной энергией и заполнение им дырки (при одновременном испускании соответствующего количества энергии в виде излучения). Процесс аннигиляции является причиной чрезвычайно малой продолжительности жизни позитрона как только в море электронов возникает дырка, она вновь быстро заполняется электроном. Энергия, связанная с аннигиляцией, обычно выделяется в виде двух у-квантов, вылетающих, согласно закону сохранения импульса, в примерно противоположных направлениях. Значительно реже испускается один 7-квант это возможно, если участвующий в процессе аннигиляции электрон сильно связан (например, находится на одной из внутренних орбит) и избыток импульса может передаться ядру. Двухфотонная аннигиляция [c.57]

Кристаллы изолятора в качестве счетчиков. Принцип действия ионизационной камеры не исчерпывается газонаполненными камерами. Использование для этой цели более плотных ионизируемых сред дает очевидные преимущества не прибегая к неоправданно большим объемам, ионы с большой энергией можно полностью остановить в пределах камеры цри этом получаются вполне регистрируемые импульсы при прохождении отдельных электронов или у-квантов, несмотря на их низкую удельную ионизацию. Были испытаны ионизационные камеры, наполненные жидким аргоном, однако более перспективными инструментами стали так называемые кристаллические счетчики, являющиеся, по существу, ионизационными камерами с твердыми диэлектриками между, плоско-параллель-ными электродами. Ионизирующее излучение перебрасывает электроны в полосу проводимости — процесс, аналогичный ионизации атома или молекулы,— и эти электроны затем движутся с достаточно высокими подвижностями к положительному электроду. Положительные заряды (электронные дырки ) движутся в противоположном направлении, но не за счет движения ионов по объему кристалла, а в результате последовательных обменов электронами между соседними положениями в решетке. Кристаллы алмаза и сульфида кадмия успешно применялись для этих целей при комнатной температуре. Другие кристаллы, такие, как галогепиды серебра и таллия, являющиеся ионными проводниками при комнатной температуре, могут использоваться при низких температурах. Средняя энергия, необходимая для перевода электрона в полосу проводимости, составляет для таких твердых диэлектриков, как правило, около 10 эв, что меньше, чем средняя энергия (—30 эв), расходуемая на образование пары ионов в газе. [c.141]

Спектр же типа Ферми характеризуется тем, что при возбуждении тела элементарные возбуждения появляются непременно парами. Компоненты такой пары обладают некоторым свойством дополнительности по отношению друг к другу ( частица и дырка ), проявляющимся в том, что они могут взаимно аннигилировать при столкновении (при наличии, конечно, третьей частицы, которой могут быть переданы освобождающиеся энергия и импульс). Повидимому, можно утверждать (хотя это и не следует непосредственно из закона сохранения момента), что кванты возбуждения в этом типе спектра обладают полуцелым моментом и потому подчиняются статистике Ферми. Таков, например, энергетический спектр электронной жидкости в несверхпроводящем металле. [c.387]

Основу этих органов составляют столбики из плоских клеток (рис. 63, а), лежащих друг на друге, как пары медь — цинк в вольтовом столбе или как стопка монет, К одной поверхности каждой клетки (на нашем рисунке — к нижней) подходит нервное окончание. Когда орган находится в покое, обе стороны каждой клетки имеют одинаковый потенциал (ПП) и ток через орган не идет. Когда же по всем нервным волокнам одновременно приходят импульсы, постсинаптическая (нижняя на рисунке) мембрана резко повышает свою проницаемость к ионам ( электрическая дырка ) и потенциал на ней падает до нуля. Это приводит к возникновению тока, текущего через клетку (рис. 63, б). Все клетки столбика соединены последовательно и поэтому их потенциалы суммируются, как в последовательно соединенных гальванических элементах. Такое объяснение дал работе электрических органов рыб создатель мембранной теории биопотенциалов [c.247]

Этот третий род взаимодействий является более интересным и неожиданным, и даже приближенное объяснение его не может быть дано без привлечения квантово-механических представлений. Согласно Дираку, электроны могут существовать в состояниях как положительной, так и отрицательной кинетической энергии. Обычно мы не замечаем отрицательных электронов с отрицательной энергией просто потому, что они имеются повсюду. При столкновении достаточно энергичного -фотона с одним из этих электронов фотон может вырвать его из состояния отрицательной энергии и таким образом освободить его. Электрон вылетит как обычный отрицательный электрон с положительной кинетической энергией, оставив положительную дырку в сплошном фоне отрицательного заряда. Эта дырка ведет себя как положительный заряд, т. е. как позитрон. Позитрон и электрон имеют одинаковую массу покоя то, энергетический эквивалент которой равен тос1 Фотон с энергией 2 тоС (1,02 Мэе) или большей может таким образом вызвать рождение электрон-нозитронной пары. Из всей энергии фотона первые 1,02 Мэе используются для создания массы покоя, а остаток переходит в кинетическую энергию электрона и позитрона. Фотон не рассеивается в этом процессе, а полностью поглощается. Вследствие требований сохранения энергии и импульса рождение пар не может происходить в пустом пространстве, ему в большой степени способствует наличие атомных ядер рождение пар может происходить и в присутствии электрона. В первом приближении вероятность рождения пар в поглощающей среде пропорциональна Z , так что для его изучения наиболее удобны элементы с большим атомным номером, например свинец. [c.35]

Полупроводники в качестве ионизационных камер. При использовании кристаллических счетчиков возникают серьезные ограничения, обусловленные тенденцией носителей заряда (электронов и положительных дырок ) захватываться примесями и дефектами кристалла захваченные заряды искажают приложенное поле и ведут к поляризации кристалла и к различным амплитудам импульса от моноэпергетических ионизирующих частиц. Помимо этого, воспроизводимость недостаточно хороша при смене кристаллов. Эти недостатки в значительной мере устранены в недавно разработанных полупроводниковых приборах. Подвижности и времена жизни носителей заряда в полупроводниках гораздо больше, чем в изоляторах, и поэтому захват носителей представляет существенно менее сложную проблему. Кроме того, энергетическая щель между самой верхней заполненной полосой и полосой проводимости составляет в полупроводниках, как правило, всего лишь 1 эв это означает, что необходимая для образования пары электрон — дырка энергия относительно невелика и, следовательно, полупроводниковые детекторы потенциально обладают хорошим энергетическим разрешением. [c.142]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология