106年:醫物幅安(2)

下列輻射偵檢器,何者不使用時可置放於室溫環境,但操作時則須液態氮冷卻方能正常工作?

ASi(Li)
BGe (Li)
CCdTe
DHPGe

詳細解析

本題觀念:

半導體輻射偵檢器依材料和製造工藝不同,對冷卻需求有所差異。本題考查各種鍺/矽系半導體偵檢器在儲存與操作時的冷卻需求,尤其是哪種偵檢器「不用時可回室溫、但操作時必須液態氮冷卻」。

選項分析

(A) Si(Li)(矽-鋰漂移型偵檢器) Si(Li) 偵檢器以鋰離子漂移(lithium drifting)補償矽晶體中的雜質,製造出 p-i-n 結構。與 Ge(Li) 相似,Si(Li) 的鋰補償在室溫下會因鋰離子熱擴散而逐漸消散,導致偵檢器損壞。因此,Si(Li) 不使用時也必須保持低溫(通常需持續液態氮冷卻),不符合「不使用時可置室溫」的條件。

(B) Ge(Li)(鍺-鋰漂移型偵檢器) Ge(Li) 是早期高解析度 γ 能譜儀的主力偵檢器,同樣以鋰離子漂移補償製成。其鋰補償極不穩定,只要回到室溫,鋰即快速重新分布(precipitation),永久毀損偵檢器。因此,Ge(Li) 必須全程維持液態氮溫度(77 K),即使不使用也不例外。不符合題目描述。

(C) CdTe(碲化鎘偵檢器) CdTe 具有較大的能隙(Eg1.44E_g \approx 1.44 eV),熱激發雜訊低,可在室溫下正常操作,完全不需液態氮冷卻。不符合「操作時須液態氮冷卻」的條件。

**(D) HPGe(高純度鍺

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