ABSTRACT
RESUMEN El daño radiacional en términos de desplazamientos atómicos en un típico detector de CZT empleado en aplicaciones de imagenología médica fue estudiado utilizando el método estadístico de Monte Carlo. Se tuvieron en cuenta todas las características estructurales y geométricas del detector, así como las diferentes energías de los fotones usualmente empleados en la aplicación. Considerando la aproximación clásica de Mott-McKinley-Feshbach se calcularon las secciones eficaces de desplazamiento, así como el número de desplazamientos por átomo para cada especie atómica presente en el material y para cada energía considerada de los fotones. Estos resultados se analizan y comparan entre sí y finalmente se establece la comparación entre el daño radiacional que tiene lugar en el detector de CZT con el que se manifiesta en un detector similar, pero fabricado con otros materiales semiconductores.
ABSTRACT Radiation damage in terms of atomic displacements in a typical CZT detector used in medical imaging applications was studied using the Monte Carlo statistical method. All detector structural and geometric features as well as different energies of the photons usually used in the application were taken into account. Considering the Mott-McKinley-Feshbach classical approach, effective cross sections of the displacements were calculated, including the number of displacements per atom for each atomic species present in the material and each photon energy considered. These results are analyzed and compared. Finally, the radiation damage on CZT detector is compared to that calculated in a similar detector manufactured with other semiconducting materials.
ABSTRACT
Utilizando la aproximación de Mott-McKinley-Feshbach en el trabajo se calculó la dependencia de la sección transversal de desplazamiento para cada especie de átomo de la estructura del a-Si:H en los intervalos de energía típicos de los electrones secundarios generados por los rayos X empleados en aplicaciones de imagenología médica. Se observó que para energías de los electrones superiores a 1,52 keV son posibles los desplazamientos de átomos de hidrógeno, mientras que la energía umbral de desplazamiento de los átomos de silicio resultó de 126 keV. Estos resultados se compararon con los obtenidos para detectores similares pero fabricados de silicio cristalino. Con el empleo de la simulación matemática del transporte de la radiación en la materia se calculó el especto energético de los electrones secundarios con el objetivo de estimar el número de desplazamientos por átomos que tienen lugar en el dispositivo amorfo semiconductor en régimen de trabajo. La distribución espacial de los dpa en el volumen del detector, así como su comportamiento con la profundidad son presentados y discutidos en el texto.
In present paper the dependence of the displacement cross sections of the different species of atoms in the a-Si:H structure, with the energy of the secondary electrons generated by the X-rays of the typical energies using in medical imaging applications, was calculated using the Mott-McKinley-Feshbach approach. It was verified that for electron energies higher than 1.52 keV it is possible the occurrence of hydrogen atoms displacements, while for the silicon atoms the threshold energy is 126 keV. These results were compared with those obtained for similar detectors but developed with crystalline silicon. With the use of the mathematical simulation of the radiation transport in the matter, the energy spectrum of the secondary electrons was calculated in order to estimate the number of atomic displacements, which take place in the semiconducting amorphous device in working regime. The spatial distribution of the dpa in the detectors volume, as well as its behavior with the depth in the work region are presented and discussed in the text.