Calculation of the displacement cross sections and the dpa distribution in hydrogenated amorphous silicon semiconductors detectors in medical digital imaging applications / Cálculo de la sección transversal de desplazamiento y la distribución de los dpa en detectores semiconductores de silicio amorfo hidrogenado en aplicaciones de imagenología digital médica

RESUMEN

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-SiH 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.

ABSTRACT

In present paper the dependence of the displacement cross sections of the different species of atoms in the a-SiH 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.