Lazarov jav je oživenie kremíkových detektorov ochladením na nízke teploty.

Lazarov jav

Pri používaní polovodičových kremíkových detektorov v prostredí s vysokou radiáciou vznikajú v kryštálovej mriežke polovodiča nielen voľné elektróny a diery, ale aj poruchy mriežky vyvolané vysokoenergetickými časticami. Pri prechode mriežkou častice interagujú s jednotlivými atómami mriežky a vychyľujú ich z ich rovnovážnej polohy. Vznikajúce poruchy mriežky, ktoré sú vo forme vakancií a intersticiálov, majú schopnosť na určitú dobu zachytiť časť voľných elektrónov a dier. Zvyšok elektrónov a dier, ktoré sú urýchlené vonkajším elektrickým poľom vytvárajú signál, ktorý registruje prechod vysokoenergetickej častice cez detektor. Záchyt voľných elektrónov a dier vedie teda k zoslabeniu signálu. Postupné zvýšenie počtu porúch mriežky v dôsledku ožiarenia vedie nakoniec k nefunkčnosti kremíkového detektora.

V roku 1997 Vittorio Palmieri, Kurt Borer, Štefan Jánoš, Cincia Da Viá a Luca Casagrande na Univerzite v Berne, Švajčiarsko, zistili, že pri ochladení už nefunkčných kremíkových detektorov na teploty nižšie než 130 kelvinov je možné tieto detektory opäť uviesť do funkčného stavu. ^[1] Inak povedané, „mŕtve“ detektory možno týmto spôsobom „oživiť“. Tento jav bol nazvaný podľa analógie s biblickým príbehom ako Lazarov jav. Vysvetlenie tohto javu spočíva v pochopení dynamiky ožiarením vzniknutých porúch. Pri izbovej teplote môžu takéto mriežkové poruchy dočasne zachytiť uvoľnené elektróny a diery a po určitej dobe ich opäť emitovať späť do vodivostného alebo valenčného pásma. Ak je táto doba dlhšia, než je charakteristický čas snímacej elektroniky, ktorá meria elektrický náboj vzniknutý po prechode vysokoenergetickej častice, bude registrovaný signál zoslabený a pomer signál/šum nemusí dosiahnúť dostatočnú hodnotu pre registráciu častice. Pri teplotách nižších než 130 kelvinov sú tepelné kmity mriežky oveľa slabšie v porovnaní s izbovou teplotou, a preto zachytené elektróny a diery na poruchách mriežky nebudú po dlhú dobu (dni až roky v závislosti od typu poruchy a teploty) emitované späť do valečného alebo vodivostného pásma. Ak sa väčšina týchto záchytných centier pre elektróny a diery zaplní, bude ďalší záchyt novovznikajúcich elektrónov a dier znemožnený a detegujúci signál sa len málo zoslabí.

Referencie

• Raising the dead detectors. In: CERN Courier. April 1999.
• V.G. Palmieri et al: Radiation hard position-sensitive cryogenic silicon detectors: the Lazarus effect. In: Physica B. 280, 2000, S. 532–534.
• K. Borer et al: Charge collection efficiency of irradiated silicon detector operated at cryogenic temperatures. In: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. 440, 2000, S. 5–16.
• V. Granata et al: Cryogenic technology for tracking detectors. In: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. 461, 2001, S. 197–199.
• K. Borer et al: Charge collection efficiency of an irradiated cryogenic double-p silicon detector. In: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. 462, 2001, S. 474–483.
• Radiation hard silicon detectors lead the way. In: CERN Courier. 1. Januar 2003.
• Zhang Li et al: Cryogenic Si detectors for ultra radiation hardness in SLHC environment. In: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. 579, 2007, S. 775–781.

Externé odkazy

• Kolaboračná stránka projektu RD39