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X熒光分析儀的檢測器的種類及原理

更新時間:2020-08-20  |  點擊率:3489

X射線檢測器又稱探測器,是種能量轉換器,能對光子進行計數。在與光電子作用時,它可以儲存每次入射光子的全部能量。光子流越弱,檢測器工作的精度越高。目前常用的射線檢測器有氣體能量轉化器、半導體能量轉換器和閃爍計數器。

 

 一、氣體能量轉化器

氣體能量轉化器也稱充氣型正比計數器(gas proportion counter PC),分為氣流型和封閉型兩種,氣流型適用于輕元素的檢測,而封閉型常用于高原子序數的元素,探測波長較長。以波長色散譜儀為例,氣流型和封閉型充Xe氣的正比計數管常常串聯使用以提高Ti ~ CuK系線和La ~ WL系線的靈敏度。氣流型正比計數管通常用90%氬氣和10%甲烷混合氣體,其中甲烷起猝滅作用。對于原子序數很低的元素也可以用96%氦氣和4%丁烷混合氣體。封閉型正比計數管則可分別充氖、氪和氙氣。

 

二、閃爍計數器

閃爍計數器適用于重元素的檢測。閃爍計數器結構是由一片用tuo激活的且密封于Be窗口的dianhuana晶體和光電倍增管組成。當一入射X射線光子被Na晶體吸收時,便產生若千個數量的可見光子(閃爍),可見光子轟擊光電倍增管,產生光電流。因此,每個入射X射線光子能在光電倍增管的輸出端形成一個很大的脈沖電流。

 

閃爍計數器用于測量大于6kcVX射線,對于低于6keVX射線光子,由于光電倍增管極的噪聲脈沖較大,對弱光子脈沖的檢測會很困難。在閃爍計數器前附加一個氣體正比計數器構成復合檢測器,這時長波長的X射線用正比計數器檢測,短波長的X射線則由閃爍計數器檢測。閃爍計數器裝在氣體正比計數器旁邊,縮短了它與晶體之間的距離達三倍,有效地提高了靈敏度,

 

三、半導體能量轉換器

能量色散熒光光譜儀通常采用半導體能量轉換器。硅中摻入少量的其他元素可形成晶體二極管。當探測器加上300~400V的電壓時,無電流通過。當一個X射線光子射到探測器上并被吸收時,則形成若干電子空穴對。電子和空穴分別迅速移向表層和底層而形成一個電脈沖。這種探測器的實際分辨率受電子噪聲和熱噪聲的限制,通過采用低溫冷卻技術和半導體制造工藝的改進,提高它的實際分辨率。

 

探測器的分辨率與入射X射線能量有關,計算探測器理論分辨率的公式為:

 

R=Fn1/2

 

FFano常數,對于氣體正比計算器,n是指每個入射光子產生的初級電子數,對于閃爍計數器,n是指光電倍增管級所收集到的光電子數。

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