X-123CdTe 工作原理
Amptek 的专长是 X 射线和伽马射线光谱仪,它们小巧、功耗低、性能高且操作简单。X-123CdTe 将 Amptek 的以下标准高性能 X 射线光谱测量组件集成在一个封装中:XR-100CdTe 探测器和前置放大器、DP5 数字脉冲处理器和 MCA 以及 PC5 电源。这就构成了一个可拿在手里的完整集成系统。在许多市售系统中,仅前置放大器的尺寸、质量和功率就比此集成系统大。它只需要 2 个接口即可运行:+5 VDC 电源和标准 RS-232 或 USB 总线。使用 X-123CdTe,任何人都可以快速获得高质量的 X 射线和伽马射线光谱。
X 射线和伽马射线与 CdTe 原子相互作用,CdTe 中每损失 4.43 eV 能量,就会平均产生一个电子/空穴对。根据入射辐射的能量,这种能量损失主要由光电效应或康普顿散射决定。探测器“阻止”入射辐射并产生电子/空穴对的概率或效率随 CdTe 厚度的增加而增加。
探测器与输入 FET 一起安装在热电冷却器上,并与定制电荷灵敏前置放大器耦合。热电冷却器可降低探测器和前置放大器中的电子噪声,但冷却对用户来说并不复杂:它的工作方式类似于一个室温系统。
脉冲处理器是 DP5,它是一种数字脉冲处理器,取代了大多数模拟系统中的整形放大器和多通道分析仪(MCA)。数字技术的使用改善了几个关键参数:(1)性能更佳、特别是分辨率更好、计数率更高;(2)灵活性更高,因为有更多配置选项可供选择,并且这些选项可由软件通过 RS-232 接口进行选择;(3)稳定性和可重复性更好。DP5 用于将前置放大器输出数字化,对信号进行实时数字处理,检测峰值振幅(数字),并将该值存储在其直方图存储器中,从而生成能谱。然后,能谱通过 DP5 的接口传输到用户的计算机。Amptek DP5 有 6 大功能块来实现以下功能:(1)模拟前置滤波器;(2)ADC;(3)数字脉冲整形器;(4)脉冲选择逻辑;(5)直方图逻辑;(6)接口硬件(包括微控制器)和软件。
电源是 Amptek PC5,一个电路板。输入约为 +5 VDC,电流约为 250 mA。PC5 使用开关电源来产生数字处理器和前置放大器所需的所有低电压。它还包括一个高电压倍增器,用于产生探测器偏压,对于 1 mm 厚的 CdTe,通常为 500 V,但也可高达 750 V,它还用于为提供闭环控制且最大温差为 85 °C 的热电冷却器供电。
整个系统被封装在一个 7 x 10 x 2.5 cm3 的铝盒中,探测器安装在延长管上。在其标准配置中,只需要两个接口:电源(+5 VDC)和串行(USB 或 RS-232)。如果 X-123CdTe 与其他设备集成,DP5 板还支持多个额外的输入和输出。这包括 MCA 门、存储缓冲器选择信号、定时输出和 SCA 输出。
图 4.X-123CdTe 架构和接线图。