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Si-PIN 与 CdTe 比较

Amptek 制造 Si-PIN 和 CdTe X 射线探测器,这两种探测器有各自的优势。下图详细比较了 Amptek Si-PIN 和 CdTe X 射线探测器的效率和分辨率性能。

对于最低能量(通常低于 25 keV),Si-PIN 是首选探测器。Si-PIN 在所有能量下都具有比 CdTe 更好的能量分辨率,本底计数更低,并且在 25 keV 的能量下具有良好的效率。效率变化取决于探测器厚度,但在 10 keV 左右它的效率接近 100%,在 25 keV 下接近 20% 或更高。

例如:为了检测 Pb 的 L 线(10.55 keV,12.61 keV),建议使用带有 Si-PIN 探测器的 XR-100CR。

对于能量较高的 X 射线(通常高于 25 keV),CdTe 是首选探测器。它具有更好的阻止本领,在 50 keV 下效率接近 100%,在 100 keV 下接近 50%。它的分辨率略低,背景较高。

例如:为了检测 Pb 的 K 线(74.96 keV,84.92 keV),建议使用带有 CdTe 探测器的 XR-100T-CdTe。

有时可能这两种探测器都适用,有时可能只有一种探测器适用,因此应根据具体应用选择探测器。Si-PIN 探测器通常具有更好的光谱特性:更好的分辨率、更好的峰背比。CdTe 探测器具有更高的效率,并且在更短的整形时间下工作,这在高计数率下尤其有用。

Si-PIN 探测效率

图 1(线性)。显示了 Si-PIN 探测器的固有全能量探测效率。这种效率对应于 X 射线进入探测器前端并通过光电效应将全部能量沉积在探测器内部的概率。

图 2(对数)。显示了光子发生任何相互作用的概率以及导致总能量沉积的光电相互作用的概率。如图所示,光电效应在低能量下占主导地位,但在高于 40 keV 的高能量下,光子会发生康普顿散射,在探测器中沉积的能量低于全能量。

以上两个图结合了通过铍窗(包括保护涂层)的透射效应和硅探测器中的相互作用。曲线的低能量部分由铍窗口的厚度决定,而高能量部分则由 Si 探测器的有效深度的厚度决定。根据所选的窗口,90% 的入射光子以 2 至 3 keV 的能量到达探测器。根据所选的探测器,90% 的光子在高达 9 至 12 keV 的能量下被检测到。

CdTe 探测效率

用于 1 mm 厚的 CdTe(铍窗口决定了低能量响应)。

图 3.1 keV 和 1 MeV 之间相互作用概率的双对数图。

图 4.10 keV 和 250 keV 之间相互作用概率的线性图。

图 5.Si-PIN 和 CdTe 在高达 200 keV 能量下的相互作用概率的对数图。

有关 CdTe 探测器效率的更多信息,请参阅 ANCZT-1 应用指南。本指南包括与上图相关的效率数值表。

单击此处下载 Amptek 效率包。


57Co 的 Pb(铅)荧光

图 6.57Co 的 Pb XRF(对数)。

图 7.57Co 的 Pb XRF(线性)。

Pb 分辨率(eV FWHM)

Si-PIN CdTe
Pb La1 (10.55 keV) 237 418
Pb Ka1 (74.96 keV) 532 704

57Co 频谱

图 8.57Co(对数)。

图 9.57Co(线性)。


241Am 频谱

图 10.241Am(对数)。

图 11.241Am(线性)。

241Am 分辨率(eV FWHM)

Si-PIN CdTe
13.95 keV 240 400
59.54 keV 400 600

55Fe 频谱

图 12.55Fe(对数)。

图 13.55Fe(线性)。

55Fe 性能

参数 Si-PIN CdTe
5.9 keV 分辨率(eV FWHM) 140 240
峰背(P/B)比 19,000:1 100:1

Mini-X 银(Ag)50 kV X 射线管输出频谱

图 14.采用 500 µm 厚的 Si-PIN 和 1 mm 厚的 CdTe 采集的 Mini-X 射线管(Ag)输出频谱。

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