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XR-100SDD型X射線硅漂移探測器

125eV的能量分辨率！

采用電冷技術(shù);無需液氮！

圖1. XR-100型硅漂移探測器及配套電源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，而在兩級熱電致冷器上亦安裝了輸入場效應管(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，并通過組件上的溫度傳感器顯示實時溫度。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)窗以實現(xiàn)封裝后的軟X射線探測。

XR-100SDD系列產(chǎn)品無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，它標志著X射線探測器生產(chǎn)技術(shù)上的一個突破。

產(chǎn)品特性：

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

2. 能量分辨率：125eV（半高全寬，F(xiàn)WHM，對應峰值為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)置多層準直器；

6. 不需要液氮制冷。

應用范圍：

1. X射線熒光分析；

2. 用于RoHS/WEEE標準檢測的X射線熒光譜儀；

3. OEM和其他專業(yè)應用；

4. 生產(chǎn)工藝流程反饋控制；

5. 高校和科研院所實驗室研究；

產(chǎn)品參數(shù)：

本產(chǎn)品可以適應于用戶不同應用時的參數(shù)需求。

I. 高能量分辨應用：

1. 超高能量分辨率：125eV（對應峰值為5.9keV的情況）；

2. 峰化時間(Peaking time)：11.2µs；

3. 計數(shù)率：100，000 CPS；

4. 峰本比：，20，000:1；

II. 快速峰化應用：

1. 能量分辨率：155eV（對應峰值為5.9keV的情況）；

2. 峰化時間(Peaking time)：0.8µs；

3. 計數(shù)率：500，000 CPS；

III. 手持設(shè)備應用：

1. 能量分辨率：150eV（對應峰值為5.9keV的情況）；

2. 峰化時間(Peaking time)：3.2µs；

3. 探測器探頭溫度保持在250K（-24^oC）

4. 計數(shù)率：200，000 CPS；

XRF設(shè)備由此開始 ... ...

圖3. Amptek硅漂移探測器(SDD)測得的⁵⁵Fe能譜

產(chǎn)品說明

XR-100SDD型硅漂移探測器（SDD）是Amptek公司出品的一款新型X射線探測器，它標志著X射線探測器生產(chǎn)工藝的變革。XR-100SDD因其體積小，性能優(yōu)越且價格便宜等特點，是OEM手持式和臺式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還能達到相當高的計數(shù)率，可以滿足各種參數(shù)需求；另外封裝采用和Amptek出品的其他探測器一樣的T0-8型外殼，方便用戶升級現(xiàn)有系統(tǒng)以及和其他Amptek產(chǎn)品配套。

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

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

產(chǎn)品參數(shù)

注意事項：

1. 硅漂移探測器需要負高壓，而前放輸出為正脈沖。

這和標準Si-PIN探測器所要求的正高壓，而前方輸出為負脈沖正好相反；

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

在使用XR-100CR探測器時，因錯誤設(shè)定PX5為負高壓輸出導致的探測器損壞不在保修范圍之內(nèi)。

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

準直器的使用

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

探測器有效面元(active volume)邊緣部分和X射線的相互作用會因不完全電荷收集產(chǎn)生一些小脈沖信號，進而影響測得的能譜數(shù)據(jù)。而且這些信號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的產(chǎn)生。

不同類型的探測器中準直器的應用各有優(yōu)點：提高峰本比（P/B）；消除邊界效應；消除假尖峰信號。

真空環(huán)境中的應用

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，需避免器件過熱，并做好輸入的1W功率的良好導熱；即利用XR-100SDD封裝上的四個安裝孔，根據(jù)具體真空室位形設(shè)計散熱，將器件熱量傳導到真空室壁上；

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XR-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器延長組件（如EXV9型加長管，長9英寸）和標準CF刀口法蘭窗口（通過O圈密封）配套。

圖4. 真空條件使用中可選的延長組件

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

其他系統(tǒng)說明及性能曲線

圖6. SDD的能量分辨率和峰化時間曲線

圖7. Si-PIN和SDD探測器的分辨率-峰化/成形時間曲線對比

圖8. 對應不同峰化時間的能量分辨率和輸入計數(shù)率曲線（SDD配套DP5使用）

該圖也表示了**輸出計數(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，盡管輸入計數(shù)率很高，但輸出計數(shù)率仍會小于**值，具體情況見下圖9。

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

由于SDD探測器具有更小的電容，在成型放大器中較短的成形時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. 不同峰化時間下SDD探測器的能量分辨率和對應能量峰值曲線

圖12. 綜合考慮鈹窗（及保護膜）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)和常見問題解答的.zip格式文件，僅提供基本信息，不能作為定量分析依據(jù)。

SDD應用中的各種能譜圖

利用高性能硅漂移探測器（Super SDD）和Mini-X型X射線管測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標準）

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。

更多信息請關(guān)注AMPTEK英文官方網(wǎng)站：。