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COOL-X X 射线发生器

COOL-X 是一种新颖的微型 X 射线发生器,它使用热释电晶体产生电子,在靶材(Cu)中产生 X 射线。它的密封封装有一个薄铍窗口,可以透射 X 射线。COOL-X 未使用放射性同位素或大功率 X 射线管。它是一个独立的固态系统,在晶体热循环时会产生 X 射线。

COOL-X 独一无二,不应与其他 X 射线管相提并论。它在 2 到 5 分钟内完成一次热循环,会产生恒定的 X 射线通量。X 射线通量在整个周期内都会发生变化,并且可能因周期而异,请参见下面的图 4。

COOL-X 的实际用途将超乎用户的想象力!

特点

  • 微型尺寸:0.6 英寸直径 x 0.4 英寸(15 mm 直径 x 10 mm)
  • 低功耗: < 300 mW
  • 在标准 9 V 电池上运行
  • 可变终点能量:高达 35 kV
  • X 射线通量峰值:每秒 108 个光子(相当于一个 3 mCi 源)
  • 触点上的近似最大剂量率:5 R/hr
  • 固态:热释电晶体
  • 无放射源

来自铜(Cu)靶区的 COOL-X 输出谱图

 

XRF 应用中的 COOL-X 和 Amptek XR-100CR X 射线探测器。
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  • 工作原理 +


    工作原理

    当加热时,热释电晶体会自动降低极化。因此,随着温度的升高,晶体上会产生电场。对于特定晶体方向(指向靶的 -Z 面),晶体的上表面带正电,并吸引环境中低压气体的电子。当电子撞击晶体表面时,它们会产生特征 X 射线 (Ta) 以及韧致辐射 X 射线(见图 1)。当冷却阶段开始时,自发极化会增加,晶体上表面的电子会加速向处于接地电位的 Cu 靶移动。在周期的这一部分,会产生 Cu 特性 X 射线和韧致辐射 X 射线(见图 2)。当晶体温度达到最低点时,加热阶段将再次启动。COOL-X 的周期时间从 2 到 5 分钟不等。

    图 3 显示了从 300 个包含 8 keV 主峰和连续韧致辐射的周期之和中获得的 COOL-X 的典型 X 射线频谱。图 4 显示了几个加热和冷却阶段的典型 COOL-X 输出计数率与时间之间的关系。X 射线通量在整个周期内都会发生变化,并且可能因周期而异,请参见图 4。


    图 1.


    图 2.


    图 3.


    图 4 显示了典型 COOL-X 输出通量与时间之间的关系。特定装置在加热或冷却阶段中可能有更多计数,或在其中一个阶段中就有所有计数。


    图 5.Cool-X 输出通量与角度之间的关系


    图 6.Amptek 提供了一个频谱中不含钽 (Ta) 线的 COOL-X 版本。这是不含 Ta 线的输出频谱。只能看到铜 (Cu) 线。该频谱形状类似于传统的 X 射线管。这是 90 个完整周期的累积。

    参考文献

    J.D. Brownridge 和 S. Raboy“热释电 X 射线产生的研究”,应用物理学期刊,第 86 卷,第 1 期,1999 年 7 月。

    Hiroyuki Ida 和 Jun Kawai“带有热释电 X 射线发生器的便携式 X 射线荧光光谱仪”,X-Ray Spectrometry,34: 225-229, 2005。

    警告:COOL-X 只是 X 射线仪器的一个组件。用户、OEM 客户或实验人员负责在使用本产品时准备一个故障保护金属外壳,以防辐射泄漏。最终产品(交钥匙系统)必须符合当地政府法规,以免人员受到辐射。Amptek Inc. 对因错误使用本产品而造成的损失不承担任何责任。

  • 操作说明 +


    COOL-X 的使用寿命

    不使用时,应关闭 COOL-X 的电源。COOL-X 并非为连续运行而设计,因此其使用寿命取决于其使用方式。

    如果间歇性地使用,例如每天大约使用 1-3 小时,COOL-X 的使用寿命估计可达 1000 小时以上。连续使用 COOL-X 将使其使用寿命缩短至大约 200 小时。

    COOL-X 控制器系统

    控制器封装在金属盒内。控制器的功能是为 X 射线发生器供电,监控其温度,并自动更改周期的加热和冷却阶段。它随附一个 9 V 交流适配器和一块 9 V 电池。电池可提供大约 6 小时的工作时间。


    图 7.

    辐射注意事项

    COOL-X 在正常操作期间会产生 X 射线辐射。所有方向都可能存在辐射,在最终应用中应通过屏蔽和/或监测来解决这个问题。只能由合格人员操作。

    10 cm 外加热或冷却周期峰值处的最大辐射约为 5 mSv/hr(500 mR/hr)。10 cm 外峰值计数率约为 200,000 个计数/cm2/s。这些 X 射线中约有 75% 是低于 10 keV 的低能量。

    辐射水平

    安装黄铜安全塞后,在距离外壳表面 5 cm 处测得的 X 射线管外壳外部的辐射水平不超过 25 µS/h(2.5 mrem/h),符合国家标准局(NBS)X 射线衍射和荧光分析设备辐射安全手册中的 5.2.2.1.1 和 5.2.2.2.2 要求。

    有关详细信息,请参阅 NBS 手册

  • 应用 +


    应用

    • 便携式 X 射线仪器
    • 教学实验室
    • 仪器校准
    • 射线照相(X 射线胶片成像)
    • 研究

    Amptek Cool-X X 射线发生器入选 R&D 100 奖,被独立评审团和 R&D 杂志编辑评选为年度最具技术意义的产品之一(2003 年 7 月)。

    使用 COOL-X 时的 X 射线荧光光谱

    使用 Cool-X 源时的多元素 X 射线荧光光谱

    图 8.

    使用 Cool-X 源时的 Pb(铅)X 射线荧光光谱

    图 9.

    使用 Cool-X 源时的 X 射线荧光光谱

    图 10.

    使用 XR-100CR X 射线探测器和 MCA-8000A 多通道分析仪采集的所有光谱。

    射线照相(X 射线胶片图像)

    木乃伊田鼠的一部分。使用 COOL-X X 射线发生器在 10 cm 的距离处在三个周期内生成的 X 射线影像。

    木乃伊田鼠的一部分。使用 COOL-X X 射线发生器在 10 cm 的距离处在三个周期内生成的 X 射线影像。

    图 11.

    图片由纽约州立大学宾汉姆顿分校的 James D. Brownridge 提供。

  • 机械 +


    机械图

    重量:185 克,0.4 磅

  • 文档 +