Detector de deriva de silicio

Los detectores de deriva de silicio ( SDD ) son detectores de radiación de rayos X utilizados en espectrometría de rayos X ( XRF y EDS ) y microscopía electrónica . Sus principales características en comparación con otros detectores de rayos X son:

• altas tasas de conteo
• resolución energética relativamente alta (por ejemplo, 125 eV para la longitud de onda Mn Kα)
• Refrigeración Peltier

Al igual que otros detectores de rayos X de estado sólido, los detectores de deriva de silicio miden la energía de un fotón incidente por la cantidad de ionización que produce en el material del detector. Esta ionización variable produce una carga variable, que la electrónica del detector mide para cada fotón incidente. ^{[ 1 ]} En el SDD, este material es silicio de alta pureza con una corriente de fuga muy baja. La alta pureza permite el uso de refrigeración Peltier en lugar del nitrógeno líquido tradicional. La principal característica distintiva de un SDD es el campo transversal generado por una serie de electrodos anulares que hace que los portadores de carga "deriven" hacia un pequeño electrodo colector. El concepto de "deriva" del SDD (que se importó de la física de partículas) permite tasas de conteo significativamente más altas junto con una capacitancia muy baja del detector.

En los diseños de detectores más antiguos, el electrodo de recolección se ubica en el centro con un transistor de efecto de campo ( FET) externo para convertir la corriente en voltaje, lo que representa la primera etapa de amplificación. Los diseños más recientes integran el FET directamente en el chip, lo que mejora considerablemente la resolución energética y el rendimiento. Esto se debe a la reducción de la capacitancia entre el ánodo y el FET, lo que disminuye el ruido electrónico.

Otros diseños desplazan el ánodo y el FET fuera del área irradiada. Esto provoca un tiempo de respuesta ligeramente mayor, lo que resulta en un rendimiento ligeramente menor (750 000 cuentas por segundo en lugar de 1 000 000). Sin embargo, debido al menor tamaño del ánodo, esto conduce a mejores resoluciones energéticas (hasta 123 eV para la longitud de onda Mn Kα). Combinado con un procesamiento de señal mejorado o adaptado, es posible mantener la resolución energética del detector de deriva de silicio hasta 100 000 cuentas por segundo. ^{[ 2 ] [ 3 ]}