Skip to content

X-123CdTe 完整 X 射线和伽马射线光谱仪

新特点!!!现在有 1 密耳(25 µm)厚、100% 碳制成的石墨窗口,其能量传输相当于 4 密耳(100 µm)的铍窗口。

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(DPP)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。

X-123 是 Amptek 14 年来在 X 射线探测器领域的最新研究成果。我们的理念是制造小型、低功耗、高性能和操作简便的仪器。X-123CdTe 的集成封装设计很好地体现了这一理念。它只需一个 +5 V 直流输入和一个连接到计算机的 USB 或 RS-232 接口。

特点

  • 紧凑型集成系统
  • 操作简单
  • 小尺寸(2.7 x 3.9 x 1 英寸,7 x 10 x 2.5 厘米)
  • 低功耗(2.5 瓦)
  • 轻巧(6.3 盎司,180 克)
  • USB 和 RS-232 通信

应用

探测器

  • 用于 X 射线和伽马射线检测的 CdTe
  • 2 级热电制冷器
  • 面积:25 mm2
  • 厚度:1 mm(可另外订购 0.75 mm)

典型性能

  • 122 keV 时的分辨率 <1.5 keV FWHM
  • 最佳能量范围:5 keV 至 150 keV
  • 最大计数率:高达 2 x 105 cps

具体性能取决于探测器和配置,可针对特殊应用进行优化。


图 1.57Co 谱图。

立即联系我们了解更多信息!

  • 描述 +


    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。

  • 规格参数 +


    X-123CdTe 规格

    系统性能

    能量分辨率 @ 122 keV,57Co 通常 < 1.5 keV FWHM
    能量范围 5 至 150 keV。可用于较高的能量,效率较低,请联系 Amptek。
    最大计数率 取决于峰值时间。启用堆积判弃时 50% 死时间的推荐最大值如下所示。

     

    DP5 峰值时间(µs) 2.4 6.4 25.6
    成形时间(µs) 1.0 2.9 11.6
    推荐的最大计数率 1.2 x 105 4.6 x 104 1.2 x 104

    探测器和前置放大器

    探测器类型 CdTe(也有 Si-PIN 或 SDD 探测器)
    探测器面积 25 mm2
    探测器厚度 1 mm,效率曲线请参见下面的图 2 和图 3
    窗口厚度 石墨:1 密耳厚(25 µm)
    铍:4 密耳厚(100 µm)
    热电制冷器 2 级
    前置放大器类型 – Amptek 定制设计 重置

    脉冲处理器

    增益 粗调增益和微调增益的组合产生了从 0.84 到 127.5 连续可调的总增益。
    粗调增益 软件可在 1.12 至 102 之间进行选择,分为 16 个对数步。1.12、2.49、3.78、5.26、6.56、8.39、10.10、11.31、14.56、17.77、22.42、30.83、38.18、47.47、66.26、102.0
    微调增益 软件可选,0.75 至 1.25,10 位分辨率。
    量程 1000 mV 输入脉冲 @ X1 增益
    增益稳定性 <20 ppm/°C(典型值)
    脉冲形状 梯形
    峰值时间 有 24 个软件可选的介于 0.8 和 102 µs 之间的峰值时间,约为对数间隔,对应于 0.4 至 45 µs 的半高斯整形时间。
    死时间 总死时间是峰值时间的 1.05 倍。无转换时间。
    快速通道脉冲对分辨时间 120 ns

    MCA

    通道数 软件可选择:8k、4k、2k、1k、0.5k 或 0.25k 通道
    预设 时间、总计数、ROI 计数、单通道计数

    通信

    USB 2.0 全速(12 Mbps)
    串行 标准 RS-232,波特率为 115.2k 或 57.6k
    以太网 10base-T

    电源

    额定输入 500 mA 时为 +5 VDC(2.5 W)(典型值)。电流在很大程度上取决于探测器 ΔT。5 VDC 时电流介于 300 至 800 mA 之间。附带交流适配器。
    输入范围 4 V 至 6 V(300 至 200 mA,最大 500 mA)
    高压电源 内部倍增器,设置为 500 V,可调至 750 V
    制冷器电源 Δ_Tmax = 85 °C 的闭环控制器

    一般信息和环境

    连接器、接口和软件

    工作温度 -20°C 至 +50°C
    质保期 1 年
    典型设备寿命 5 至 10 年,视使用情况而定
    存储和运输 长期存储:10 年以上保持环境干燥
    典型存储和运输:-20 °C 至 +50 °C,10 至 90% 湿度,不结露
    合规 符合RoHS标准
    TUV 认证
    证书编号:CU 72101153 01
    经测试符合:UL 61010-1: 2009 R10.08
    CAN/CSA-C22.2 61010-1-04+GI1
    USB 标准 USB Mini 1.1 插孔
    RS-232 标准 2.5 mm 立体声音频插孔。

     

    发送 至 PC 接收 DB9 引脚 2(DB25 引脚 3)
    接收 至 PC 发送 DB9 引脚 3(DB25 引脚 2)
    套筒 接地 至 PC 接地 DB9 引脚 5(DB25 引脚 7)
    以太网 标准以太网连接器(RJ-45)
    电源 Hirose MQ172-3PA(55),配套插头:MQ172-3SA-CV
    辅助 2 × 8 16 针 2 mm 间距(Samtec 部件号 ASP-135096-01)。与电缆组件(Samtec P/N TCMD-08-S-XX.XX-01)配合使用。顶排奇数引脚,底排偶数引脚。右上引脚 = 1,右下引脚 = 2。

     

    引脚编号 名称 引脚编号 名称
    1 SCA1 2 SCA2
    3 SCA3 4 SCA4
    5 SCA5 6 SCA6
    7 SCA7 8 SCA8
    9 AUX_IN_1 10 AUX_OUT_1
    11 AUX_IN_2 12 AUX_OUT_2
    13 IO2 14 IO3
    15 GND 16 GND
    DPPMCA X-123CdTe 可由 Amptek DPPMCA 显示和采集软件控制。此软件可完全控制和配置 X-123CdTe,并下载和显示数据。它支持感兴趣区(ROI)、校准、寻峰等。DPPMCA 软件可无缝连接到 XRF-FP 定量 X 射线分析软件包。在 Windows XP PRO SP3 或更高版本下运行。单击此处进入软件下载页面。
    SDK X-123CdTe 附带免费的软件开发人员工具包(SDK)。用户可以使用此工具包轻松编写自定义代码,以控制用于自定义应用程序的 X-123CdTe 或将其连接到更大的系统。其中包含 VB、VC++ 等示例。单击此处进入软件下载页面。
    VB 演示软件 VB 演示软件在个人计算机上运行,允许用户设置 X-123CdTe 参数,启动和停止数据采集以及保存数据文件。它随源代码提供,可由用户修改。本软件旨在举例说明如何通过 USB、RS-232 或以太网接口使用最基本的调用(不使用 SDK)手动控制 X-123CdTe。在为非 Windows 平台编写软件时,它非常有用。单击此处进入软件下载页面。

    CdTe 探测效率

    对于 1 mm 厚的 CdTe 和 4 密耳厚的 Be 或 1 密耳厚的石墨窗口(窗口决定了低能量响应,1 mm 厚决定了高能量响应)。

    图 2.1 keV 和 1 MeV 之间相互作用概率的双对数图。

    图 3.10 keV 和 250 keV 之间相互作用概率的线性图。

    有关 CdTe 探测器效率的更多信息,请参阅 AN-CdTe-001 应用指南。

    效率包:一个包含系数和有关效率常见问题解答的 ZIP 文件。此效率包仅供参考。不应将其用作关键定量分析的依据。

  • 应用指南 +


    应用指南


    XR-100CdTe 3x3x1 mm3(5x5x1 mm3)在选定核素下的典型计数率

    核素 活性 触点上的辐射水平(mR/hr) 触点上的计数率(CPS) 10 cm 以外的辐射水平(mR/hr) 10 cm 以外的计数率(CPS)
    137Cs 0.1 mCi (3.7 MBq) 25 500 (1,400) 2.0 11 (30)
    57Co 0.1 mCi (3.7 MBq) 10 5,500 (15,000) 0.5 50 (140)
    氧化铀(天然 UO3) 0.6 mCi (21 MBq) 1 22 (60) 0.3 5 (15)
    241Am 10 µCi (0.37 MBq) 10 1,400 (3,800) 0.5 20 (50)

    建模

    请参阅 TO-8 探测器图纸。

    1. TO-8 盖由镍制成,直径为 14 mm,厚 0.250 mm。
    2. 探测器元件位于 100 µm 厚的 Be 窗后的 1.27 mm 处。
    3. 探测器内部为真空。
    4. 探测器的尺寸为 3x3x1 mm3 或 5x5x1 mm3。(*)
    5. 顶部触点为 0.2 µm 厚的 Pt(- 侧)。
    6. 底部触点为为 1 µm 厚的 In(+ 侧)。
    7. 探测器放置在 0.75 mm 厚的陶瓷基板上。
    8. 制冷器的厚度为 2.75 mm。
    9. TO-8 封装的底座由 1.5 mm 厚的钢(可伐合金)制成。

    (*) 取决于所选的选项。典型的可伐合金成分

    • 碳 - 0.02
    • 硅 – 0.20
    • 锰 - 0.30
    • 铁 – 53.48
    • 钴 – 17.0
    • 镍 – 29.0

    尝试将理论结果与实际测量结果进行比较时,请勿使用 RTD。以下应用指南在对 XR-100TCdTe 响应进行建模时可能会很有用

    有关如何对固态探测器(SSD)进行建模的详细说明,请参阅以下论文:

    Jorge E. Fernández、Viviana Scot 和 Lorenzo Sabbatucci 撰写的《探测器分辨率和不完全电荷收集的建模工具》

    这些作者提出了一种易于使用的建模工具,可根据特定探测器进行调整。该工具可用于三种类型的探测器:固态探测器、闪烁体探测器和气体正比计数器。作者在演示峰形示例时使用了 Amptek CdTe 探测器。

  • 应用 +


    谱图示例

    图 1.

    图 2.

    图 3.

    图 4. 

    图 5.

  • 选件和其他信息 +


    可选附件

    • 有 0.75 mm 厚的探测器
    • 准直器套件
    • 真空应用
    • OEM 和特殊应用
    • 如需最大的灵活性和性能,请参阅 XR-100CdTE/PX5 配置。

    附加信息

  • 机械 +


    机械尺寸

    图 1.机械尺寸

    CdTe 探测器模块

    图 2.CdTe 探测器模块机械尺寸。

    安装硬件

    图 3.带安装板和直角支架的 X-123CdTe。

    图 4.X-123CdTe 安装板。

    图 5.X-123CdTe 直角安装支架。

    下载 X-123 STP 文件

  • 文档 +