詳解EDXRF螢光光譜儀器探測器

2020-11-07 創想儀器

EDXRF螢光光譜儀的探測器大部分是半導體探測器，高能量解析度、寬線性範圍、快響應時間、高穩定性和長壽命等特點使其在能量探測領域佔據了絕對的主導地位。

發展至今，半導體探測器的類型主要有Si(Li)探測器Ge(Li)探測器、高純Ge( HPGe)探測器、溫差電製冷Si -PIN探測器、Si 漂移( SDD)探測器、Cd(Zn)Te探測器、超導隧道結探測器(STJ)、超導躍變微熱量感應器(TES )等。

常規Si(Li)探測器和Ge(Li)探測器出現最早，工作前必須用液氮製冷，因而限制了其使用範圍,通常用於1 ~40 keV低能量範圍內的射線探測;溫差電製冷型Si(Li)探測器需致冷至-90 °C ,能量解析度可達158 eV@ Mn- Ka,但其對計數率的線性影響範圍較小。

高純Ge探測器能夠承受一定程度的溫升，因此多已取代溫升後會損壞的Ge(Li)探測器，常用於40keV以上能量的X射線探測。溫差電製冷Si-PIN探測器不存在Li漂移問題，只需用溫差電製冷器冷卻到- 20°C ,能量解析度達145 eV@5.9 keV ，最大計數率低於30 keps,適合探測1.5~30keV的X射線。

SDD探測器基於側向耗盡原理，於1983年被E.Gatti和P.Rehak提出，相比於Si(Li)探測器和Si- PIN探測器，SDD探測器的陽極面積極小且電子漂移時間與位置相關，因此最佳成型時間更短計數率更高，通常大於10* keps ;相比於Si(Li)探測器和Ge探測器，它只需要帕爾貼元件進行製冷(製冷溫差達50~120 C)，通常工作在-60~ -20C，特殊情況下甚至可工作在室溫，經過不斷完善，其能量解析度可達143 eV@5.9 keV，在許多情況下取代了Si(Li)探測器，成為測定中低能量X射線的首選Cd( Zzn)Te探測器採用高原子序數和高密度的化合物，體積小、本徵探測效率高，在140 keV的γ射線下採用含10%Zn的15 nm的CdZuTe探測器，探測效率可接近100%，可以採用電致冷方式在室溫下工作，目前CdTe和CdZrTe探測器的能量解析度分別可達3%@59.5 keV( T=10 C)、1.4% @59.5 keV(T=-37 C)，適合探測10~ 500keV寬能量範圍的高能光子10。

創想edx-6000螢光光譜儀

STJ 探測器的解析度極高，100個STJ像素陣列( 100 x 100μun2 )的平均解析度可達14 eV@ ( - K (525eV)，理論檢出限低於1 eV",計數率可達80kcps，但需工作在500 mK或更低的溫度下。

TES探測器通常有一個無能隙吸收裝置，利用吸收X射線後引起超導薄膜溫度及電阻下降進而引起電流變化來對光子進行計數,能量解析度更高，日前可達2 eV@1.5 keV，3.9 eV@5.9 keV T121 ,遠超過上述用於EDXRF的半導體探測器，並有望達0.5~1 eV，但恢復時間很長{約是STJ探測器恢復時間的1000倍)，因此犧牲了計數率(約500 cps)，且需工作在更低溫度下（約70 mK）。EDXRF臺式螢光光譜儀的探測器有上述這幾種。

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    2012年上半年的原子光譜新品主要有：鋼研納克檢測技術有限公司2012年1月上市的CCD光電直讀火花源原子發射光譜儀、北京盈安科技有限公司2012年2月上市的M4000金屬分析儀、北京北分瑞利分析儀器(集團)公司2012年5月上市的AF-2200雙道順序注射原子螢光光譜儀、北京吉天儀器有限公司2012年2月上市的DCD-200型直接進樣測鎘儀、澳大利亞GBC(昌信科學儀器公司代理)
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