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XR-100SDD型X射線硅漂移探測(cè)器

125eV的能量分辨率！

采用電冷技術(shù);無(wú)需液氮！

圖1. XR-100型硅漂移探測(cè)器及配套電源PX5

圖2. 硅漂移探頭元件示意圖

XR-100SDD系列產(chǎn)品由新型高性能X射線硅漂移探頭，前置放大器（前放）和致冷系統(tǒng)組成。采用熱電致冷技術(shù)保持硅漂移探頭(SDD)的低溫工作環(huán)境，而在兩級(jí)熱電致冷器上亦安裝了輸入場(chǎng)效應(yīng)管(FET)和新型溫度反饋控制電路，這樣探頭組件的溫度保持在約零下55攝氏度左右，并通過(guò)組件上的溫度傳感器顯示實(shí)時(shí)溫度。探頭采用TO-8封裝，并利用不透光和不透氣（真空封裝適用）的薄鈹(Be)窗以實(shí)現(xiàn)封裝后的軟X射線探測(cè)。

XR-100SDD系列產(chǎn)品無(wú)需采用昂貴的低溫制冷系統(tǒng)即可獲得非常優(yōu)越的性能，它標(biāo)志著X射線探測(cè)器生產(chǎn)技術(shù)上的一個(gè)突破。

產(chǎn)品特性：

1. 高計(jì)數(shù)率：500，000 CPS(每秒計(jì)數(shù)， counts per second)；

2. 能量分辨率：125eV（半高全寬，F(xiàn)WHM，對(duì)應(yīng)峰值為5.9keV的情況）；

3. 高峰本比：20，000:1“(ratio of counts from 5.9 keV to 1 keV) (typical)” ；

4. 面積25mm²，厚度500µm；

5. 內(nèi)置多層準(zhǔn)直器；

6. 不需要液氮制冷。

應(yīng)用范圍：

1. X射線熒光分析；

2. 用于RoHS/WEEE標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)的X射線熒光譜儀；

3. OEM和其他專(zhuān)業(yè)應(yīng)用；

4. 生產(chǎn)工藝流程反饋控制；

5. 高校和科研院所實(shí)驗(yàn)室研究；

產(chǎn)品參數(shù)：

本產(chǎn)品可以適應(yīng)于用戶不同應(yīng)用時(shí)的參數(shù)需求。

I. 高能量分辨應(yīng)用：

1. 超高能量分辨率：125eV（對(duì)應(yīng)峰值為5.9keV的情況）；

2. 峰化時(shí)間(Peaking time)：11.2µs；

3. 計(jì)數(shù)率：100，000 CPS；

4. 峰本比：，20，000:1；

II. 快速峰化應(yīng)用：

1. 能量分辨率：155eV（對(duì)應(yīng)峰值為5.9keV的情況）；

2. 峰化時(shí)間(Peaking time)：0.8µs；

3. 計(jì)數(shù)率：500，000 CPS；

III. 手持設(shè)備應(yīng)用：

1. 能量分辨率：150eV（對(duì)應(yīng)峰值為5.9keV的情況）；

2. 峰化時(shí)間(Peaking time)：3.2µs；

3. 探測(cè)器探頭溫度保持在250K（-24^oC）

4. 計(jì)數(shù)率：200，000 CPS；

XRF設(shè)備由此開(kāi)始 ... ...

圖3. Amptek硅漂移探測(cè)器(SDD)測(cè)得的⁵⁵Fe能譜

產(chǎn)品說(shuō)明

XR-100SDD型硅漂移探測(cè)器（SDD）是Amptek公司出品的一款新型X射線探測(cè)器，它標(biāo)志著X射線探測(cè)器生產(chǎn)工藝的變革。XR-100SDD因其體積小，性能優(yōu)越且價(jià)格便宜等特點(diǎn)，是OEM手持式和臺(tái)式X射線熒光譜儀設(shè)備的理想選擇；而且它在保證優(yōu)異的能量分辨的同時(shí)還能達(dá)到相當(dāng)高的計(jì)數(shù)率，可以滿足各種參數(shù)需求；另外封裝采用和Amptek出品的其他探測(cè)器一樣的T0-8型外殼，方便用戶升級(jí)現(xiàn)有系統(tǒng)以及和其他Amptek產(chǎn)品配套。

硅漂移探測(cè)器工作原理和硅PIN(Si-PIN)光電二極管類(lèi)似，但它利用單電極結(jié)構(gòu)大大提升了性能。Amptek公司專(zhuān)門(mén)為X射線能譜測(cè)量應(yīng)用優(yōu)化了其所有硅漂移探測(cè)器產(chǎn)品。

同樣的探頭面積下，硅漂移探測(cè)器電容比傳統(tǒng)硅PIN探測(cè)器電容低很多，則所需成型時(shí)間變短，電子學(xué)噪聲也會(huì)大大降低。因此硅漂移探測(cè)器可以相同（較高）的計(jì)數(shù)率下得到比傳統(tǒng)探測(cè)器好的能量分辨率。另外為引導(dǎo)電子移動(dòng)到相當(dāng)小的低電容陽(yáng)極上，探測(cè)器中的電極結(jié)構(gòu)是特制的。

產(chǎn)品參數(shù)

注意事項(xiàng)：

1. 硅漂移探測(cè)器需要負(fù)高壓，而前放輸出為正脈沖。

這和標(biāo)準(zhǔn)Si-PIN探測(cè)器所要求的正高壓，而前方輸出為負(fù)脈沖正好相反；

2. PX5電源模塊可以輸出正或負(fù)的高壓。若您為XR100SDD配套訂購(gòu)了PX5模塊，則PX5必須設(shè)置為負(fù)高壓輸出。

在使用XR-100CR探測(cè)器時(shí)，因錯(cuò)誤設(shè)定PX5為負(fù)高壓輸出導(dǎo)致的探測(cè)器損壞不在保修范圍之內(nèi)。

而使用XR-100SDD探測(cè)器時(shí)，因設(shè)定PX5為正高壓輸出導(dǎo)致的探測(cè)器損壞亦不在保修范圍之內(nèi)。

準(zhǔn)直器的使用

為提高能譜測(cè)量的質(zhì)量，絕大部分Amptek生產(chǎn)的探測(cè)器都帶有內(nèi)部準(zhǔn)直器。

探測(cè)器有效面元(active volume)邊緣部分和X射線的相互作用會(huì)因不完全電荷收集產(chǎn)生一些小脈沖信號(hào)，進(jìn)而影響測(cè)得的能譜數(shù)據(jù)。而且這些信號(hào)可能正處在用戶所關(guān)心的元素所在的能量范圍，降低了信噪比。而內(nèi)部準(zhǔn)直器則可以限制X射線只能打到有效面元內(nèi)，這就避免了噪聲信號(hào)的產(chǎn)生。

不同類(lèi)型的探測(cè)器中準(zhǔn)直器的應(yīng)用各有優(yōu)點(diǎn)：提高峰本比（P/B）；消除邊界效應(yīng)；消除假尖峰信號(hào)。

真空環(huán)境中的應(yīng)用

XR-100SDD型產(chǎn)品可以工作在10^-8托的真空環(huán)境到大氣壓下工作，而真空環(huán)境應(yīng)用有如下兩種方案：

1) XR-100SDD的探頭和前放均置于真空室內(nèi)部：

a. 為保證XR-100SDD的正常工作，需避免器件過(guò)熱，并做好輸入的1W功率的良好導(dǎo)熱；即利用XR-100SDD封裝上的四個(gè)安裝孔，根據(jù)具體真空室位形設(shè)計(jì)散熱，將器件熱量傳導(dǎo)到真空室壁上；

b. 在CF（Conflat Flange）刀口法蘭上利用可選的真空饋通端子（如9DVF型，九接口）連接X(jué)R-100SDD和真空室外的PX5電源。

2) XR-100SDD全部置于真空室外：需利用可選的真空探測(cè)器延長(zhǎng)組件（如EXV9型加長(zhǎng)管，長(zhǎng)9英寸）和標(biāo)準(zhǔn)CF刀口法蘭窗口（通過(guò)O圈密封）配套。

圖4. 真空條件使用中可選的延長(zhǎng)組件

圖5. 高采樣率X射線束線系統(tǒng)中Amptek高性能SDD的應(yīng)用（定制法蘭，4個(gè)SDD探測(cè)器）

其他系統(tǒng)說(shuō)明及性能曲線

圖6. SDD的能量分辨率和峰化時(shí)間曲線

圖7. Si-PIN和SDD探測(cè)器的分辨率-峰化/成形時(shí)間曲線對(duì)比

圖8. 對(duì)應(yīng)不同峰化時(shí)間的能量分辨率和輸入計(jì)數(shù)率曲線（SDD配套DP5使用）

該圖也表示了**輸出計(jì)數(shù)率曲線（黑色虛線）。而系統(tǒng)工作參數(shù)在該曲線右邊區(qū)域時(shí)，盡管輸入計(jì)數(shù)率很高，但輸出計(jì)數(shù)率仍會(huì)小于**值，具體情況見(jiàn)下圖9。

圖9. 不同峰化時(shí)間下SDD的輸入計(jì)數(shù)率和輸出計(jì)數(shù)率曲線（輸出效率）

由于SDD探測(cè)器具有更小的電容，在成型放大器中較短的成形時(shí)間即可保證較好的能量分辨率。通常使用9.6μs或更小的成形時(shí)間，這極大提高了系統(tǒng)的輸出效率。

圖10. 使用SDD得到的⁵⁵Fe能譜

圖11. 不同峰化時(shí)間下SDD探測(cè)器的能量分辨率和對(duì)應(yīng)能量峰值曲線

圖12. 綜合考慮鈹窗（及保護(hù)膜）的傳輸效率及和Si晶體的相互作用效率后不同能量的傳輸率曲線。

曲線的低能量部分由鈹窗厚度決定（0.3mil/8μm或0.5mil/12.5μm），而高能量部分則由Si晶體有效厚度決定：500μm。

傳輸效率文件：包含傳輸效率方面系數(shù)和常見(jiàn)問(wèn)題解答的.zip格式文件，僅提供基本信息，不能作為定量分析依據(jù)。

SDD應(yīng)用中的各種能譜圖

利用高性能硅漂移探測(cè)器（Super SDD）和Mini-X型X射線管測(cè)得的不同樣品的熒光能譜:

圖13. SS316型不銹鋼

圖14. PVC樣品（RoHS/WEEE標(biāo)準(zhǔn)）

圖15. CaCl2溶液（800ppm Ca， 1200 ppm Cl）

圖16. 含有少量KCl的原油（1100ppm）中的S元素

圖17. 汽車(chē)催化劑

圖18. 鉑金(Pt)戒指

完整的X射線熒光譜儀（XRF）系統(tǒng)

圖19. 安裝于MP1型平板上的XR100SDD探測(cè)器和Mini-X發(fā)生器

完整的XRF系統(tǒng)包括：

1. XR-100SDD型硅漂移探測(cè)器；

2. PX5型數(shù)字脈沖處理器，多道分析器及電源；

3. Mini-X型USB控制X射線管；

4. XRF-FP定量分析軟件；

5. MP1型XRF系統(tǒng)安裝平臺(tái)。

更多信息請(qǐng)關(guān)注AMPTEK英文官方網(wǎng)站：。