Risoluzione energetica
 Contatori a stato solido  La regione attiva del rivelatore

Rivelatori di germanio

Nel caso di utilizzo di rivelatori a stato solido per radiazione X e $\gamma$, il semplice rivelatore a giunzione p-n discusso in precedenza non é particolarmente efficace. Infatti gli spessori massimi ottenibili sono dell'ordine di qualche millimetro per Si e Ge. Per raggiungere buone efficienze di rivelazione invece spessori maggiori sono assolutamente necessari. Inoltre il germanio é da preferirsi al silicio per il più alto numero atomico e quindi la maggiore opacità.
 

 
 

Data la relazione:

$$d \simeq \left( \frac{2 \times \epsilon \times V}{e \times N} \right)^\frac{1}{2}$$

le dimensioni della zona di svuotamento di carica possono aumentare se si riduce ulteriormente N (per una determinata tensione applicata V).

Assumendo una tensione applicata di 1000 V ed uno spessore di 1 cm, occorre ridurre N a circa 10¹⁰ atomi cm^-3. tale concentrazione corrisponde a germanio di estrema purezza: meno di una parte su 10¹² (germanio intrinseco o ad alta purezza - HPGe).
 

 
 

Una seconda possibilità é quella di compensare la presenza di impurità con un successivo drogaggio ottenuto con diffusione di ioni di litio. Tale processo porta alla realizzazione di un materiale che ha caratteristiche molto simili a quelle del germanio intrinseco. Questi rivelatori vengono indicati con la sigla Ge(Li) (germanio/litio). Questi rivelatori devono essere mantenuti sempre, anche quando non vengono usati, a temperature relativamente basse, per impedire la ridiffusione degli atomi di litio dal rivelatore, che cosí perderebbe le sue caratteristiche.
 

 
 

Con l'affinamento delle tecniche di purificazione del germanio, i rivelatori HPGe si sono sempre più affermati nell'uso corrente.
 

 
 

Dato che il gap di banda (0.67 eV) é piuttosto basso, non é possibile utilizzare un rivelatore di Ge a temperatura ambiente: la corrente oscura indotta termicamente risulta eccessivamente elevata.

A questo si ovvia utilizzando il rivelatore a temperatura opportunamente bassa, normalmente attorno a 77^oK, utilizzando un sistema di raffreddamento ad azoto liquido.

Nel caso di germanio intrinseco, il materiale é di tipo $\pi$ o $\nu$ a seconda che le residue impurità siano di tipo p o n.

Il rivelatore può essere quindi realizzato in due diverse configurazioni, planare e coassiale.
 

                                                                                  Figura 5.5: configurazione planare
 

                                                                                  Figura 5.6: configurazione coassiale
 

5/13/1998