能量色散熒光光譜儀檢測(cè)器的種類及原理-華普通用

能量色散熒光光譜儀檢測(cè)器又稱探測(cè)器，是種能量轉(zhuǎn)換器，能對(duì)光子進(jìn)行計(jì)數(shù)。在與光電子作用時(shí)，它可以儲(chǔ)存每次入射光子的全部能量。光子流越弱，檢測(cè)器工作的精度越高。目前常用的Ⅹ射線檢測(cè)器有氣體能量轉(zhuǎn)化器、半導(dǎo)體能量轉(zhuǎn)換器和閃爍計(jì)數(shù)器。

 一、氣體能量轉(zhuǎn)化器

氣體能量轉(zhuǎn)化器也稱充氣型正比計(jì)數(shù)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(cè)，而封閉型常用于高原子序數(shù)的元素，探測(cè)波長(zhǎng)較長(zhǎng)。以波長(zhǎng)色散譜儀為例，氣流型和封閉型充Xe氣的正比計(jì)數(shù)管常常串聯(lián)使用以提高Ti ~ Cu的K系線和La ~ W的L系線的靈敏度。氣流型正比計(jì)數(shù)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(duì)于原子序數(shù)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(jì)數(shù)管則可分別充氖、氪和氙氣。

二、閃爍計(jì)數(shù)器

閃爍計(jì)數(shù)器適用于重元素的檢測(cè)。閃爍計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)是由一片用鉈激活的且密封于Be窗口的碘化鈉晶體和光電倍增管組成。當(dāng)一入射X射線光子被Na晶體吸收時(shí)，便產(chǎn)生若千個(gè)數(shù)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(jì)數(shù)器用于測(cè)量大于6kcV的X射線，對(duì)于低于6keV的X射線光子，由于光電倍增管極的噪聲脈沖較大，對(duì)弱光子脈沖的檢測(cè)會(huì)很困難。在閃爍計(jì)數(shù)器前附加一個(gè)氣體正比計(jì)數(shù)器構(gòu)成復(fù)合檢測(cè)器，這時(shí)長(zhǎng)波長(zhǎng)的X射線用正比計(jì)數(shù)器檢測(cè)，短波長(zhǎng)的X射線則由閃爍計(jì)數(shù)器檢測(cè)。閃爍計(jì)數(shù)器裝在氣體正比計(jì)數(shù)器旁邊，縮短了它與晶體之間的距離達(dá)三倍，有效地提高了靈敏度，

三、能量色散熒光光譜儀半導(dǎo)體能量轉(zhuǎn)換器

能量色散熒光光譜儀通常采用半導(dǎo)體能量轉(zhuǎn)換器。硅中摻入少量的其他元素可形成晶體二極管。當(dāng)探測(cè)器加上300~400V的電壓時(shí)，無(wú)電流通過(guò)。當(dāng)一個(gè)X射線光子射到探測(cè)器上并被吸收時(shí)，則形成若干電子空穴對(duì)。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(cè)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(dǎo)體制造工藝的改進(jìn)，提高它的實(shí)際分辨率。

探測(cè)器的分辨率與入射X射線能量有關(guān)，計(jì)算探測(cè)器理論分辨率的公式為：

R=Fn1/2

F為Fano常數(shù)，對(duì)于氣體正比計(jì)算器，n是指每個(gè)入射光子產(chǎn)生的初級(jí)電子數(shù)，對(duì)于閃爍計(jì)數(shù)器，n是指光電倍增管第一級(jí)所收集到的光電子數(shù)。