Кремниевый дрейфовый детектор
Кремниевые дрейфовые детекторы ( SDD ) — это детекторы рентгеновского излучения, используемые в рентгеновской спектрометрии ( XRF и EDS ) и электронной микроскопии . Их основные характеристики по сравнению с другими детекторами рентгеновского излучения:
- высокая скорость счета
- сравнительно высокое энергетическое разрешение (например, 125 эВ для длины волны Mn Kα)
- Охлаждение Пельтье
Принцип работы
[ редактировать ]Как и другие твердотельные детекторы рентгеновского излучения, кремниевые дрейфовые детекторы измеряют энергию падающего фотона по количеству ионизации, которую он производит в материале детектора. Эта меняющаяся ионизация создает переменный заряд, который электроника детектора измеряет для каждого входящего фотона. [1] В SDD этот материал представляет собой кремний высокой чистоты с очень низким током утечки. Высокая чистота позволяет использовать охлаждение Пельтье вместо традиционного жидкого азота. Основной отличительной особенностью SDD является поперечное поле, создаваемое серией кольцевых электродов, которое заставляет носители заряда «дрейфовать» к небольшому собирающему электроду. Концепция «дрейфа» SDD (которая была заимствована из физики элементарных частиц) обеспечивает значительно более высокие скорости счета в сочетании с очень низкой емкостью детектора.
В старых конструкциях детекторов собирающий электрод расположен в центре с внешним полевым транзистором ( полевым транзистором ) для преобразования тока в напряжение и, таким образом, представляет собой первую ступень усиления. В новых конструкциях полевой транзистор интегрирован непосредственно в чип, что значительно повышает энергетическое разрешение и пропускную способность. Это связано с уменьшением емкости между анодом и полевым транзистором, что снижает электронный шум.
В других конструкциях анод и полевой транзистор перемещаются за пределы облучаемой области. Это приводит к несколько большему времени отклика, что приводит к несколько более низкой пропускной способности (750 000 отсчетов в секунду вместо 1 000 000). Однако из-за меньшего размера анода это приводит к лучшему энергетическому разрешению (вплоть до 123 эВ для длины волны Mn Kα). В сочетании с улучшенной или адаптированной обработкой сигнала можно поддерживать энергетическое разрешение кремниевого дрейфового детектора до 100 000 отсчетов в секунду. [2] [3]