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X射線(xiàn)檢測器又稱(chēng)探測器,是種能量轉換器,能對光子進(jìn)行計數。在與光電子作用時(shí),它可以?xún)Υ婷看稳肷涔庾拥娜磕芰?。光子流越弱,檢測器工作的精度越高。目前常用的Ⅹ射線(xiàn)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(chēng)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(cháng)較長(cháng)。以波長(cháng)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(lián)使用以提高Ti ~ Cu的K系線(xiàn)和La ~ W的L系線(xiàn)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(xiàn)光子被Na晶體吸收時(shí),便產(chǎn)生若千個(gè)數量的可見(jiàn)光子(閃爍),可見(jiàn)光子轟擊光電倍增管,產(chǎn)生光電流。因此,每個(gè)入射X射線(xiàn)光子能在光電倍增管的輸出端形成一個(gè)很大的脈沖電流。
閃爍計數器用于測量大于6kcV的X射線(xiàn),對于低于6keV的X射線(xiàn)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(huì )很困難。在閃爍計數器前附加一個(gè)氣體正比計數器構成復合檢測器,這時(shí)長(cháng)波長(cháng)的X射線(xiàn)用正比計數器檢測,短波長(cháng)的X射線(xiàn)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(shí),無(wú)電流通過(guò)。當一個(gè)X射線(xiàn)光子射到探測器上并被吸收時(shí),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(gè)電脈沖。這種探測器的實(shí)際分辨率受電子噪聲和熱噪聲的限制,通過(guò)采用低溫冷卻技術(shù)和半導體制造工藝的改進(jìn),提高它的實(shí)際分辨率。
探測器的分辨率與入射X射線(xiàn)能量有關(guān),計算探測器理論分辨率的公式為:
R=Fn1/2
F為Fano常數,對于氣體正比計算器,n是指每個(gè)入射光子產(chǎn)生的初級電子數,對于閃爍計數器,n是指光電倍增管一級所收集到的光電子數。