Estoy tratando de construir un detector básico para rayos X o espectroscopia gamma de baja energía. Tengo un gran fotodiodo con un cristal de centelleo CsI (Tl) pegado en la parte superior (Hamamatsu S8559 para detección de rayos X [1]) y quiero detectar, por ejemplo, radiación gamma de una fuente de ~ 1uCi Am-241.
Para realizar la espectroscopia y poder discernir los impulsos por la energía, primero tendría que poder medir los impulsos individuales provenientes de la radiación que llega al detector. Así que intenté calcular la carga de estos pulsos:
El cristal de centelleo CsI (Tl) [2] tiene un rendimiento de luz de 54 fotones / keV y Am-241 se descompone en parte a través de la desintegración gamma con una energía de 59.541keV, por lo tanto calculo el número de fotones de 550nm producidos por el cristal después del impacto con un fotón gamma que sea 54 fotones / keV * 59.541keV = 3215.2 fotones.
Se calculó que la eficiencia cuántica era de 0.586 para mi fotodiodo a 550 nm, por lo que esperaría 3215.2 fotones * 0.586 = 1884.1 electrones generados por el fotodiodo, lo que equivale a una carga de aproximadamente 0,3 femtocoulombs.
Esto parece realmente bajo, por lo que mis preguntas son:
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Me doy cuenta de que esto no es un intercambio de pila de física, pero ¿alguien puede comprobar si mis cálculos son realistas?
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Si este es realmente el cargo que tengo que detectar, ¿cómo haría esto? ¿Debo usar un circuito amplificador de carga con una pequeña capacitancia de realimentación, por ejemplo con un LMC662? [3]
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¿Es esta combinación de fotodiodo + cristal incluso utilizable para esta aplicación o tendría que usar un fotomultiplicador de silicio?
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Lamentablemente, mi fotodiodo tiene una capacidad de unión enorme de más de 500 pF, incluso con el mayor sesgo de inversión permitido. ¿Puedo usar el bootstrapping del fotodiodo para reducir la capacitancia? [4]
Encontré un circuito que parece cercano a lo que necesito en [5], pero usa un fotodiodo sin cristal de centelleo que también tiene una capacitancia mucho menor que la mía, así que no estoy seguro de que funcione.