Die mit flüssigem Stickstoff gekühlten Detektoren bestehen aus einem massiven Siliziumkristall. Damit dieser ein inertes Volumen erhält, wird der Kristall mit Lithium dotiert. Daher stammt auch die Bezeichnung Si(Li)-Detektor. Der Silizium-Halbleiterdetektor erfordert auf Grund größerer Unreinheit eine starke Kühlung des Detektors und der ersten Verstärkerstufe (FET) durch flüssigen Stickstoff. Die Abbildung zeigt den schematischen Aufbau des Detektors.
Abb.: Aufbau SiLi-Detektor
Kristall und FeldEffektTransistor befinden sich unter Vakuum, um einen Wärmeverlust durch Konvektion und um die Kondensation von Gasen auf dem Kristall zu vermeiden. Damit das Vakuum beim Belüften der Probenkammer aufrechterhalten werden kann, ist es durch ein Strahleneintrittsfenster getrennt. Eine Elektronenfalle, die mit einem Permanentmagneten die von der Probe rückgestreuten Elektronen in einem Magnetfeld ablenkt, so dass sie nicht bis zum Detektorkristall gelangen und dort Störsignale erzeugen können, sitzt vor dem Fenster.
Die Umwandlung von Röntgenquanten, welche auf den aktiven Bereich treffen und eine Wolke von freien Elektronen erzeugen, erfolgt im Detektorkristall. Hier wird jedes absorbiertes Röntgenquant in eine Ladungsträger-Lochpaar-Wolke umgewandelt.
Durch die an den Kristall angelegte Hochspannung von einigen 100 V, werden die Ladungsträger gesammelt. Hierdurch entspricht der Kristall einer in Sperrrichtung gepolten Diode. Die Ladung gelangt über einen Kontaktdraht zur Steuerelektrode eines rauscharmen Transistors (FET) und beeinflusst den Stromfluss durch den Transistor.