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Diffusionslänge

Festkörperphysik, 1) Festkörperphysik: die mittlere Entfernung L, die ein Nichtgleichgewichtsladungsträger im Halbleiter aufgrund der Diffusion während der Lebensdauer t (Rekombination) zurückgelegt: L2 = D t. Dabei ist D der Diffusionskoeffizient. Die Diffusionslänge wird häufig zur qualitativen Charakterisierung von Halbleiterkristallen verwendet, da sie bei vorgegebener Temperatur für ein bestimmtes Material von der Zahl an Rekombinationszentren und Haftstellen abhängt.

2) Reaktorphysik: bei der Neutronendiffusion anschaulich die Relaxationslänge eines Neutronenfeldes; die Diffusionslänge charakterisiert den Abfall der Exponentialfunktion, die die Ortsabhängigkeit des Neutronenflusses beschreibt.

Im Falle einer flächenhaften, ebenen Quelle thermischer Neutronen gibt die Diffusionslänge an, in welcher Entfernung von der Fläche die Neutronendichte infolge Absorptionen auf den e-ten Teil abgefallen ist. Wie man vergleichsweise feststellt, ist die Diffusionslänge für Wasser wesentlich kleiner als die Bremslänge für Wasser (Neutronenbremsung), wohingegen für schweres Wasser und für Graphit das Umgekehrte der Fall ist (Tabelle). Das hat zur Folge, dass der Prozentsatz der Neutronen, deren Energien oberhalb der thermischen liegen, besonders gross ist bei H2O-moderierten Reaktoren und nur relativ klein bei Reaktoren, die D2O oder Graphit als Moderator enthalten.

Diffusionslänge einiger Substanzen.

 

H2O

D2O

Beryllium

Graphit

L in cm

2,85

116

20,8

54,4

 

 

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