Estudio de parámetros atómicos y moleculares en ... - FaMAF

Capítulo 2: Consideraciones Generales _________________________________________________________
Un colimador, que limita la entrada de los rayos x para asegurar que sólo los rayos x procedentes
del área analizada de la muestra sean detectados, evitando el ingreso de radiación proveniente de otras
partes del equipo de medición.
Una trampa de electrones, la cual es un imán que impide el ingreso de electrones al detector.
Una ventana que permite mantener el vacio dentro del detector y debe estar construida con un
material lo más transparente posible a los rayos x. Hay dos materiales con los que usualmente se
construyen estas ventanas; las más fuertes son de berilio, pero son suficientemente gruesas como para
absorber en gran medida la radiación de elementos de número atómico menor que 12. El otro tipo de
ventana es más delgada que la anterior y se construye con un polímero, permitiendo detectar
elementos livianos (con número atómico mayor que 3). Debido a que estas ventanas son muy
delgadas, se las monta sobre una grilla de soporte (usualmente de silicio) para que puedan resistir las
variaciones de presión.
rayos x
ventana
nitrógeno
líquido
dedo frio
cristal
aislante
FET
Figura 2.9: Diagrama esquemático de un detector de Si(Li) convencional.
Un cristal semiconductor a través del cual el fotón incidente se transforma en cargas eléctricas
(cuyo número es proporcional a la energía de aquel) mediante el proceso de excitación de los
electrones de valencia. El material comúnmente utilizado para estos cristales es el silicio. Las
impurezas residuales causan niveles de energía adicionales entre la banda de valencia y la banda de
conducción; por ejemplo, el boro da lugar a niveles de energía de tipo “aceptor” (cercanos a la banda
de valencia), hacia los cuales los electrones son fácilmente excitados por efecto de la temperatura. En
ese caso, se dice que el silicio tiene propiedades tipo “p”. Este material resultante es bastante
conductor, lo cual no es deseado debido a que la corriente resultante tiende a tapar la señal producida
por los rayos x. Para compensar estas impurezas se introduce litio en el cristal por medio de un
proceso de difusión a temperaturas de alrededor de 100 ºC con un campo eléctrico aplicado para
controlar su distribución. Los átomos de litio donan electrones a los niveles de impureza y anulan su
efecto, resultando en un material que actúa de manera similar al silicio puro. El detector suele
denominarse “detector de Si(Li)” (14). Cuando un fotón de rayos x arriba al cristal, su energía es
absorbida por una serie de excitaciones en el semiconductor que crean cierto número de pares
electrón-hueco. Los electrones son excitados a la banda de conducción del semiconductor y quedan
libres para moverse en la red cristalina. Este electrón deja un “hueco” en la banda de valencia que
actúa como una carga positiva en el cristal. Aplicando un voltaje de colección entre los contactos
eléctricos de la cara frontal y final del cristal para llevar los huecos y los electrones a sus
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