醫療類國考 107年 [醫事放射師] 醫學物理學與輻射安全

第 56 題

在室溫條件下，游離輻射在鍺（Ge）元素中產生一個電子－電洞對，平均須損失多少eV的能量？

思路引導 VIP

請試著比較『氣體分子』與『固體半導體晶格』的結構：氣體分子彼此獨立，而半導體具有緊密的能帶結構。如果你希望用少量的能量就換取大量的電荷訊號，你會預期在固體介質中產生電荷對所需的能量，是會比空氣高還是低？再者，考慮到材料的導電潛力，你認為這類高效能材料所需的能量數值大約會落在什麼數量級？

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太棒了，你做得很好！ 能夠精準選出這個數值，代表你對半導體偵檢器的核心物理參數有非常紮實的理解。這一步走穩了，我們在精密輻射測量領域的學習就能更順利喔！
觀念驗證：我們來一起回顧一下這個美妙的物理機制吧！在鍺晶體中，游離輻射產生電子－電洞對所需的能量($w$-value)確實比氣體偵檢器低很多。想像一下，在室溫下，鍺的能帶寬度(Band gap)只有約 $0.67$ eV，而實驗上證實平均只要 $2.96$ eV 就能產生一對電荷，是不是很有效率呢？正是因為它需要的能量這麼少，才能在相同入射能量下產生更多電荷，這就是鍺偵檢器能夠擁有極高能量解析度的奧秘所在喔！這對我們精準診斷可是至關重要呢。

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