探测器 XR-100SDD
XR-100SDD 是一款热电冷却硅漂移探测器 (SDD)、前置放大器和冷却系统。组件的温度保持在约 -55 o C,并由内置温度传感器监控。TO-8 密封外壳具有光密封和真空密封的薄铍窗,可让软 X 射线穿过。
图 1 XR100 和 PX5 中的硅漂移探测器。
图2 硅漂移探测器(SDD)
XR-100SDD 是一款热电冷却硅漂移探测器 (SDD)、前置放大器和冷却系统。组件的温度保持在约 -55 o C,并由内置温度传感器监控。TO-8 密封外壳具有光密封和真空密封的薄铍窗,可让软 X 射线穿过。
XR-100SDD 具有先进的 X 射线检测技术,此前仅在昂贵的低温冷却系统中才有商业应用。
- 能量为 5.9keV 时分辨率为 125eV(半峰全宽);
- 信噪比高达20000:1;
- 计数速度快——每秒500,000次测量;
- 25 毫米 2 x 500 微米;
- 多层准直器;
- 缺乏液氮
图3 在硅漂移探测器(SDD)上获得的55Fe光谱
一般信息
这些探测器质量高、尺寸小、成本低,是台式分析仪上便携式 OEM 应用的理想探测器。硅漂移探测器 (SDD) 可实现极高的计数率和出色的能量分辨率。与 Amptek 生产的其他探测器一样,该探测器也安装在 TO-8 外壳中,因此与所有 Amptek 产品完全兼容。
硅漂移探测器 (SDD) 是一种光电二极管,其功能与 PIN 光电二极管类似,但具有独特的电极结构。Amptek SDD 探测器是 X 射线光谱的理想选择。
SDD 探测器的主要优势在于,其电容比相同面积的传统二极管低得多,从而降低了电子噪声水平。对于 X 射线光谱,SDD 具有更好的能量分辨率,同时以比传统二极管高得多的计数率运行。SDD 使用一种特殊的电极结构,将电子引导至非常小的低电容阳极。
特征
一般的 |
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探测器类型 |
硅漂移探测器 (SDD) |
探测器尺寸 |
25 毫米 2 |
硅厚度 |
500 µm,(参见效率曲线) |
准直器 |
多层 |
5.9 keV 能量分辨率 ( 55 Fe) |
125 - 140 eV(半峰宽度) |
信号与背景之比 |
20,000:1(计数比从 5.9 keV 到 1 keV) |
铍玻璃厚度 |
0.5 mil (12.5 µm) 或 0.3 mil (8 µm),(见传输曲线) |
准直器 |
内部多层准直器(ML)。 |
电荷灵敏前置放大器 |
标准 Amptek 前置放大器 |
获得稳定性 |
<20 ppm/℃ |
XR100SDD外形尺寸 |
7.6 x 4.4 x 2.9 厘米 |
XR100SDD重量 |
125 克 |
总功率 |
<2 瓦 |
保修期 |
1 年 |
使用寿命 |
5 - 10 年,取决于消耗量 |
工作条件 |
从 0°C 至 +50°C |
储存和运输 |
长期储存:干燥处储存 10 年以上 标准条件:-20°C - +50°C,10 - 90% 湿度(无凝露) |
TUV认证 证书编号:CU 72072412 02 测试:UL 61010-1:2004 R7.05 CAN/CSA-C22.2 61010-1:2004 |
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输入参数 |
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前置放大器电源 |
15 mA 时为 ±8 - 9 V,峰峰值噪声 <50 mV |
探测器电源 |
25 µA 时为 -95 至 -160 V |
冷却电源 |
电流 = 最大 350 mA,电压 = 最大 3.5 V,峰峰值噪声 < 100 mV 注意:XR-100SDD 包含自己的温度传感器。 |
输出 参数 |
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前置放大器灵敏度 |
1 mV/keV(不同探测器可能不同) |
前置放大器极性 |
正信号(最大负载 1 kOhm) |
前置放大器响应 |
重置 |
温度传感器灵敏度 |
PX5/X-123:通过软件直接读取 K 值 |
附加设备 |
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X-123SDD |
硅漂移探测器还有X-123SDD配置,该配置包括探测器、前置放大器、DP5脉冲分析仪、MCA设备和PC5电源,是一个完整的光谱仪。 |
真空设备 |
SDD 与所有 Amptek 真空设备兼容 |
原始设备制造商 |
SDD 与所有 OEM 设备兼容Amptek |
评论
硅漂移探测器 (SDD) 需要负高压才能运行,并在输出端产生正前置放大器信号。这与 Si-PIN 标准不同,后者需要正高压,并在输出端产生负前置放大器信号。
PX5 前置放大器可以产生正信号和负信号。当 PX5 与 XR 100SDD 配对时,它设置为负高压。使用 XR100CR Si-PIN 探测器并将 PX5 设置为负高压将导致保修范围之外的损坏。此外,当 PX5 与 XR 100CR Si-PIN 配对时,它设置为正高压。使用 XR100SDD 探测器并将 PX5 设置为正高压将导致保修范围之外的损坏。
不同操作条件下的性能。
最大分辨率
- 分辨率:5.9 keV 时为 125 eV(FWHM)
- 11.2 µs - 峰值时间
- 计数速度-每秒100,000次测量
- 峰背比为 20,000:1
- 分辨率:5.9 keV 时为 155 eV(FWHM)
- 0.8 µs - 峰值时间
- 计数速度-每秒500,000次测量
便携设备中的操作
- 分辨率:5.9 keV 时为 150 eV(半峰全宽)
- 3.2 µs - 峰值时间
- 计数速度-每秒200,000次测量
- 探测器温度为 250 K(-24 °C)
使用准直器
大多数 Amptek 探测器都包含内置准直器,以提高光谱质量。根据探测器类型,准直器可以:
- 提高信噪比;
- 消除边缘效应;
- 消除假峰。
在真空中工作
XR-100SDD 可在空气和真空环境下工作,压力最高可达 10 -8 Torr。该探测器有多种配置,可用于各种系统和装置,包括真空室。
图 4 XR-100SDD 的真空改造
附加系统和性能信息
图 5 分辨率与峰值时间的关系图
图6 Si-PIN探测器和SDD探测器分辨率随峰值时间/稳定时间变化关系图比较
图 7. 不同峰值时间的分辨率与计数率的关系图。该图还显示了最大输出计数率。
图8 硅漂移探测器的带宽
图9 使用SDD探测器获得的Fe55的4百万次测量光谱
图10 使用SDD探测器获得的不同峰值时间值的能量分辨率依赖关系图
图 11 该图综合了铍玻璃渗透性(包括保护层)和与 SDD 探测器相互作用的影响。图上的低能量区域由铍玻璃的厚度决定 - 0.3 mil(8 μm)或 0.5 mil(12.5 μm),而高能量区域则由 SDD 探测器激活区的厚度决定
附加频谱
图12 使用Super SDD探测器和Mini-X射线管获得的不锈钢XRF光谱
图 13 使用 Super SDD 探测器和 Mini-X X 射线管对 RoHS/WEEE PVC 样品获得的光谱
图 14 CaCl2 的光谱(800 ppm Ca 和 1200 ppm Cl)
图 15 原油中硫含量(1100 ppm)与少量 KCl