Détecteurs à semi-conducteurs Électrotechnique - Principes et matériaux pour la détection et l'imagerie des rayonnements nucléaires.
L'ouvrage : niveau C (Écoles d'ingénieurs - Master)À tous ceux qui ont à connaître ou à pratiquer la détection des rayonnements nucléaires dans des domaines aussi variés que la physique nucléaire, la chimie, la biologie, la médecine, l'environnement, la radioprotection... l'ouvrage propose une synthèse cohérente d'informations [...] [lire le résumé du livre]
Quel est le sujet du livre "Détecteurs à semi-conducteurs"
L'ouvrage : niveau C (Écoles d'ingénieurs - Master)
À tous ceux qui ont à connaître ou à pratiquer la détection des rayonnements nucléaires dans des domaines aussi variés que la physique nucléaire, la chimie, la biologie, la médecine, l'environnement, la radioprotection... l'ouvrage propose une synthèse cohérente d'informations généralement éparses. Il traite, de façon claire et précise, à la fois les aspects complémentaires de l'absorption des rayonnements, du signal qui en résulte et de son exploitation.
L'auteur explique les différents processus qui conduisent de l'absorption d'un rayonnement ionisant dans un semi-conducteur à l'exploitation de cette interaction. Il fait apparaître la diversité des modes d'utilisation possibles et l'intérêt des détecteurs à semi-conducteurs pour un très large champ d'applications.
Faisant une large part à l'aspect matériau des détecteurs, il insiste sur la variété des semi-conducteurs disponibles. Il montre l'intérêt de la détection à l'aide de semi-conducteurs autres que le silicium et le germanium en effectuant une comparaison des performances atteintes au regard des applications envisagées.
Parmi ces dernières il met particulièrement l'accent sur l'imagerie des rayons X, domaine dans lequel les avancées sont les plus marquantes et qui est appelé à connaître des développements importants.
Auteurs :
Jean-Pierre Poupon est Directeur de recherches au CNRS. Spécialiste de la physique des semi-conducteurs, il effectue des travaux à l'Institut d'électronique du solide et des systèmes (InESS) de Strasbourg et il participe à l'enseignement sur ces sujets à l'Université Louis Pasteur de Strasbourg.
Sommaire et contenu du livre "Détecteurs à semi-conducteurs - Électrotechnique - Principes et matériaux pour la détection et l'imagerie des rayonnements nucléaires."
TABLE DES MATIERES
Chapitre 1
: Rappels sur les semi-conducteurs
1.
Généralités 11
2.
Bandes d'énergie 14
3.
Dopage des semi-conducteurs 17
3.1.
Niveaux extrinsèques 17
3.2.
Impuretés chimiques 19
4.
Conduction dans les semi-conducteurs 21
4.1.
Concentrations de porteurs 21
4.2.
Conductivité électrique 25
5.
Structures 26
5.1.
Contact métal-semi-conducteur 26
5.2.
Jonction p-n 32
Chapitre II
: Principes de base
1.
Absorption des rayonnements 37
1.1.
Rayonnement électromagnétique 37
1.2.
Particules chargées 40
1.3.
Electrons 41
1.4.
Echappement des rayons X ou y 41
2.
Zone sensible 42
2.
1. Compteur homogène 43
2.2.
Jonction p-n, diode Schottky 43
3.
Collecte des porteurs 49
3.1.
Théorème de Ramo 49
3.2.
Efficacité de collecte 52
3.3.
Dépiégeage des porteurs 56
3.4.
Résolution en énergie 57
3.5.
Fenêtre d'entrée 61
4.
Dégradations induites par les radiations 62
4.1.
Durée de vie 62
4.2.
Résistivité 63
Chapitre III
: Exploitation des données
1.
Traitement du signal issu du détecteur 64
1.1.
Principe de fonctionnement d'une chaîne de détection 64
1.2.
Couplage capacitif 66
1.3.
Performances et besoins en électronique 67
1.4.
Effet d'empilement. Temps mort 68
1.5.
Détection en mode courant 68
2.
Spectrométrie X et y 69
2.1.
Problématique 69
2.2.
Méthodes de correction 69
2.3.
Suppression du fond Compton 70
2.4.
Exemple d'utilisation pour l'analyse chimique 71
2.5.
Structures particulières 72
3.
Spectrométrie des particules chargées 74
3.1.
Spécificités de la spectrométrie des particules chargées 74
3.2.
Identification des particules chargées 75
4.
Reconstruction des traces de particules 76
5.
Imagerie des rayonnements y 77
5..
Caméra y 77
5.2.
Tomographie à émission de positrons 77
6.
Imagerie des rayons X 78
6.1.
Problématique 78
6.2.
Généralités sur l'imagerie des rayons X 80
6.3.
Semi-conducteurs et imagerie des rayons X 83
7.
Détection des neutrons 85
8.
Dosimétrie 85
8..
Principe 85
8.2.
Exemples de dosimètres à semi-conducteurs 86
Chapitre IV
: Matériaux pour détecteurs
1.
Critères de choix d'un matériau 87
1.1.
Nature des rayonnements 87
1.2.
Conditions d'utilisation 88
1.3.
Performances recherchées 89
2.
Propriétés des semi-conducteurs usuels 90
3.
Elaboration des substrats 94
3.1.
Cristallogenèse 94
3.2.
Préparation de surface 97
3.3.
Semi-conducteurs en couches minces 100
3.4.
Fabrication des contacts 100
Chapitre V
: Détecteurs à base de germanium et de silicium
1.
Détecteurs à base de germanium 103
1.1.
Montage d'un détecteur en germanium 103
1.2.
Germanium compensé 104
1.3.
Germanium de haute pureté 106
1.4.
Détecteurs germanium à localisation 110
1.5.
Influence de la température. Bolomètres III
1.6.
Résolution temporelle 112
2.
Détecteurs à base de silicium 112
2.1.
Silicium compensé au litltium 112
2.2.
Détecteurs Si à barrière de surface 113
2.3.
Détecteurs Si à jonction p-n 114
2.4.
Procédé planar 118
2.5.
Détecteurs réalisés en technologie planar 121
Chapitre VI
: Semi-conducteurs exotiques
1.
Problématique 128
2.
Semi-conducteurs monocristallins 129
2.1.
Composés II-VI; CdTe, CZT 129
2.2.
Composés ID-V 131
2.3.
Halogénures métalliques 133
3.
Semi-conducteurs en couches minces 136
3.1.
Diamant 136
3.2.
Silicium amorphe 137
3.3.
Matériaux pour écrans plats et imagerie des RX 138
3.4.
Semi-conducteurs organiques 142
Chapitre VII
: Performances comparées
1.
Dimensions 143
2.
Température de fonctionnement 143
3.
Efficacité 144
4.
Spectrométrie 145
4.1.
Rayons X et y de basse énergie 145
4.2.
Rayonnements yde haute énergie 148
4.3.
Particules chargées 148
5.
Détecteurs à localisation 149
6.
Systèmes d'imagerie 2D 149
7.
Dégradation sous irradiation 153
7.1.
Germanium 153
7.2.
Silicium 154
7.3.
SeITÙ-conducteurs exotiques 155
8.
Stabilité / Polarisation 156
9.
Bilan 157
Chapitre VIII
: Méthodes de caractérisation
1.
Caractérisation du matériau 159
1.1.
Mesure de résistivité 159
1.2.
Mesure des paramètres de transport 161
1.3.
Mesure des paramètres de piégeage et de recombinaison 163
2.
Caractérisation du dispositif 171
2.1.
Caractéristique courant-tension 171
2.2.
Caractéristique capacité-tension 172
2.3.
Courant induit par excitation électronique 173
3.
Caractérisation du détecteur 174
3.1.
Performances en détection 174
3.2.
Distance de collecte et produit ~:t 174
3.3.
DéterITÙnation de l'énergie de création de paires 175
3.4.
DéterITÙnation de l'épaisseur de la fenêtre d'entrée 175
Exercices résolus 177
Annexe 1
: Compléments sur la physique des semi-conducteurs 193
Annexe 2
: Compléments sur les méthodes d'élaboration des détecteurs 201
Annexe 3
: Etalonnage en énergie d'un détecteur à semi-conducteur 215
Annexe 4
: Rappel sur les unités employées en dosimétrie 216
Bibliographie 217
Index 218
Avis clients
Avis clients sur Détecteurs à semi-conducteurs - ellipses - Technosup
(Ils sont modérés par nos soins et rédigés par des clients ayant acheté l'ouvrage)
Nous utilisons des cookies pour assurer le bon fonctionnement du site et améliorer votre expérience-utilisateur.
Ce site respecte la loi RGPD du 25 mai 2018.
Vous pouvez modifier vos préférences à tout moment.
Consulter notre politique de confidentialité
Nécessaires
Les cookies nécessaires contribuent à rendre un site web utilisable en activant des fonctions de base comme la navigation de page et l'accès aux zones sécurisées du site web. Le site web ne peut pas fonctionner correctement sans ces cookies.
Statistiques
Les cookies statistiques aident les propriétaires du site web, par la collecte et la communication d'informations de manière anonyme, à comprendre comment les visiteurs interagissent avec les sites web.
Marketing
Les cookies marketing sont utilisés pour effectuer le suivi des visiteurs au travers des sites web. Le but est d'afficher des publicités qui sont pertinentes et intéressantes pour l'utilisateur individuel et donc plus précieuses pour les éditeurs et annonceurs tiers.
PDF 0 Ko)
