• Tipik bir dedektör montajı şematik ve fotoğrafik olarak aşağıda gösterilmektedir.
• Dedektörün soğutulması normal olarak, metal bir çubuğun bir ucunun sıvı azot tankına sokulması diğer ucunun da dedektöre bağlanmasıyla başarılır.
Her ne kadar genellikle 30 litreye kadar kapasiteli büyük bir sıvı azot devarı sistemi kullanılsa da, şimdi birkaç litre sıvı azot alan ve bir gün veya birkaç saat için soğutma amacıyla kullanılan küçük devarlar da vardır.
• Küçük dedektör sistemleri taşımak için yeterince küçüktür. Böylece alan ölçümleri kolaylıkla yapılabilir.
• Eğer dedektörün ısınması planlanıyorsa veya kaçınılmazsa, dedektör sıcaklığı önemli ölçüde yükselmeden önce dedektör beslemesi indirilmelidir.
• Yüksek kaliteli vakum, performansın azalmasına sebep olan dedektör yüzeyine kirliliklerin toplanmasını minimize etmek için gereklidir. Dedektörün yalıtılmış yüzeylerinin kirliliği bir voltaj kesilmesiyle sonuçlanabilir. Bu vakum, en sonunda montajda toplanan gazları yakalamak için sisteme bazı soğurucu materyallerin (bir moleküler elek gibi) yerleştirilmesi ve montajın pompalanmasıyla fabrikada sağlanır. Birçok durumda ön yükselticinin ilk aşama veya aşamaları vakumda monte edilir.
• Dedektör montajının dışı oda sıcaklığında ve dedektör 77 K veya yakınlarında olduğu için termal bir kalkan, dış yüzeyden dedektöre ısıyı transferi önlemek için gereklidir. Vakum, iletken veya konvektif ısı transferine karşı bir kalkan gibi davranır ve yansıtıcı materyaller ısıma transferine karşı kalkan gibi kullanılır.
• Montaj, gerekli elektrik kontakları ve yalıtımı sağlamalıdır. Tüm dedektörler üzerlerinde bir beslemeye sahiptir ve bazı durumlarda bu 4000 V’u aşabilir. Böyle büyük bir voltajla sistem, herhangi bir yerde bir voltaj arızasını önlemek için dikkatli bir şekilde tasarlanmalıdır. Böyle bir boşalma önyükselticinin ön ucundaki transistöre kolaylıkla zarar verebilir ve bundan dolayı tamir yapmak için vakum sisteminin yeniden açılması ve dedektör yüzeylerinin yeniden onarımı gerekir.
Böyle yeniden onarım genellikle yeniden kalibrasyona kadar uzanan dedektörün karakteristiklerini değiştirir.
• Montaj sistemi aynı zamanda dış titreşimlerden onun elektroniklerini korumalı ve dedektörü izole eden bir çevre sağlamalıdır. Eğer bu yoksa böyle titreşimler spektrumda yersiz sayımlar üreten ve fotonların ürettiği pulsların gözlenmesini önleyen büyük gürültülere sebep olacaktır.
• Dedektörün verimini direk olarak etkileyen montaj sisteminin bir özelliği de, montajın ön penceresinde foton soğurmasıdır. Bu pencere genellikle berilyum veya alüminyumdan yapılır. Fakat özel durumlarda bakır veya diğer materyallerden de yapılabilir. Berilyum özellikle Si(Li), düzlemsel Ge ve n-tipi coaxial Ge dedektörlerde düşük enerjilerde foton soğurulmasını minimize etmek için kullanılır. Bakır ve magnezyum son zamanlarda dedektör malzemesinden gelen background radyasyonunu minimize etmek istenen sistemler için kullanılmaktadır. Tabloda ticari sistemler için kullanılan berilyum ve alüminyumun tipik kalınlıkları foton soğurmalarıyla birlikte verilmektedir.
Tablo. Yarıiletken dedektörler için değişik pencere materyallerinin kalınlıkları ve normal gelme için onlardan geçen foton geçişi
Malzeme Kalınlık Geçirme faktörü
m) (inç) 1 keV 2 keV 5 keV 10 keV 20 keV 50 keV
• Sıvı azot devarı ve kryostat birçok konfigürasyonda bir araya gelir.
Bunlarda birkaçı Şekilde gösterilmektedir. Bu konfigürasyonlar kullanıcıya onun deneyi için gerekli pozisyonda dedektörü yerleştirmesine izin verir.
Uzun soğuk çubuklu konfigürasyonlar dedektörün bir yere veya bir nesnenin içine yerleştirilmesine izin verir. Burada sıvı azot devarı daha yaygın olan kısa boyunlu versiyonlarla onun yerleşimine mani olur. Bu uzun boyunlu dedektörler özellikle, büyük iç hacimden dolayı vakumun kalitesi hakkında ve uzun boyunlu titreşimin ihtimaliyetinden dolayı mikrofonikler hakkında ilgi gerektirir.
Şekil. Yarıiletken dedektörler için birçok montaj konfigürasyonunun bir kaçı. (a) düşey konum (b) yatay konum (c) yana bakan (d) aşağıya bakan.
Elektronikler
• Detektör ve puls işleme elektroniği arasındaki ilk eleman detektöre mümkün olduğunca yakın tutulan önyükselteçtir. Önyükselteçlerin görevi detektörden gelen göreceli olarak küçük sinyali büyütmek, detektör ve sonraki bileşenler arasında direnç seviyesini düzenlemek, daha sonraki işlemler için sinyal şeklini ayarlamak ve biçimlendirmektir.
Önyükselteçler
• Detektörde kapasitans yüklenmesinin en aza indirilmesi için detektör ve önyükselteç arasında uzun bağlantı kabloları kullanmaktan kaçınılmalıdır.
Önyükselteç kapasitansı hızlıca yok ederek sinyal-gürültü oranının maksimum olmasını sağlar. Önyükselteçler puls şekillendirmesi yapmazlar ve çıkışları lineer kuyruklu bir pulstur. Çıkış pulsunun doğuş zamanı detektörün yük toplama süresine uygun olacak şekilde mümkün olduğunca kısa tutulur. Pulsun azalım zamanı ise uzundur (50–100 ms) ve detektördeki tüm yük toplanabilir. Şekilde ön yükselteç puls şekli gösterilmektedir.
Şekil. Önyükselteç çıkısındaki puls şekli
• Önyükselteçler voltaja veya yüke hassas olarak tasarımlanırlar. Voltaja hassas önyükselteçler girişe gelen voltaj pulsunun genliği ile orantılı genliğe sahip çıkış pulsu oluştururlar. Giriş devresinin zaman sabiti, yük toplama zamanına göre büyük ise giriş pulsunun genliği Vmax=Q/C şeklinde ifade edilir. Burada C giriş kapasitansıdır. Birçok detektörde giriş kapasitansı sabittir, bu yüzden voltaja hassas önyükselteç ile üretilen çıkış pulsu gelen radyasyon tarafından oluşturulan Q yükü ile orantılıdır. Eğer giriş kapasitansı değişirse istenilen orantı özelliği kaybolur. Örneğin yarıiletken diyot detektörlerde, detektör kapasitansı çalışma parametreleriyle değişebilir. Bu gibi durumlarda Vmax ve Q arasındaki orantı kaybolduğu için voltaja hassas önyükselteçler kullanılmaz. Bu sorunun çözümünde yüke hassas önyükselteçler kullanılır. Giriş kapasitansındaki herhangi bir değişiklik çıkış voltajında önemli bir etkiye neden olmaz.
• Önyükselteçler için en önemli sorunlardan birisi gürültüdür. Gürültünün kaynağı önyükselteç girişinin yüklendiği kapasitanstır. Giriş kapasitansı, doğal detektör kapasitansı ve detektör ile önyükselteç arasındaki bağlantı kablolarından meydana gelebilir. Bundan dolayı bağlantı kablolarını mümkün olduğunca kısa tutmak ve gereğinden fazla doğal kapasitansı olmayan detektör seçmek önemlidir.
Çoğu radyasyon detektörleri çalışmaları için dışarıdan uygulanacak bir yüksek gerilime ihtiyaç duyarlar. Bu gerilim genellikle detektör beslemesi olarak adlandırılır. Detektör besleme kaynaklarının önemli özellikleri şunlardır:
• Minimum ve maksimum gerilim seviyesi ve polaritesi
• Cihazdan sağlanan maksimum akım
• Geçiş geriliminde veya sıcaklık değişimlerine bağlı olarak meydana gelen sapmalara karşı düzeltme derecesi
• Alçak frekans gürültülerini veya frekanstaki oynamaları önleme derecesi