能量色散荧光光谱仪检测器的种类及原理-华普通用

能量色散荧光光谱仪检测器又称探测器，是种能量转换器，能对光子进行计数。在与光电子作用时，它可以储存每次入射光子的全部能量。光子流越弱，检测器工作的精度越高。目前常用的Ⅹ射线检测器有气体能量转化器、半导体能量转换器和闪烁计数器。

 一、气体能量转化器

气体能量转化器也称充气型正比计数器（gas proportion counter ，PC），分为气流型和封闭型两种，气流型适用于轻元素的检测，而封闭型常用于高原子序数的元素，探测波长较长。以波长色散谱仪为例，气流型和封闭型充Xe气的正比计数管常常串联使用以提高Ti ~ Cu的K系线和La ~ W的L系线的灵敏度。气流型正比计数管通常用90%氩气和10%甲烷混合气体，其中甲烷起猝灭作用。对于原子序数很低的元素也可以用96%氦气和4%丁烷混合气体。封闭型正比计数管则可分别充氖、氪和氙气。

二、闪烁计数器

闪烁计数器适用于重元素的检测。闪烁计数器结构是由一片用铊激活的且密封于Be窗口的碘化钠晶体和光电倍增管组成。当一入射X射线光子被Na晶体吸收时，便产生若千个数量的可见光子（闪烁），可见光子轰击光电倍增管，产生光电流。因此，每个入射X射线光子能在光电倍增管的输出端形成一个很大的脉冲电流。

闪烁计数器用于测量大于6kcV的X射线，对于低于6keV的X射线光子，由于光电倍增管极的噪声脉冲较大，对弱光子脉冲的检测会很困难。在闪烁计数器前附加一个气体正比计数器构成复合检测器，这时长波长的X射线用正比计数器检测，短波长的X射线则由闪烁计数器检测。闪烁计数器装在气体正比计数器旁边，缩短了它与晶体之间的距离达三倍，有效地提高了灵敏度，

三、能量色散荧光光谱仪半导体能量转换器

能量色散荧光光谱仪通常采用半导体能量转换器。硅中掺入少量的其他元素可形成晶体二极管。当探测器加上300~400V的电压时，无电流通过。当一个X射线光子射到探测器上并被吸收时，则形成若干电子空穴对。电子和空穴分别迅速移向表层和底层而形成一个电脉冲。这种探测器的实际分辨率受电子噪声和热噪声的限制，通过采用低温冷却技术和半导体制造工艺的改进，提高它的实际分辨率。

探测器的分辨率与入射X射线能量有关，计算探测器理论分辨率的公式为：

R=Fn1/2

F为Fano常数，对于气体正比计算器，n是指每个入射光子产生的初级电子数，对于闪烁计数器，n是指光电倍增管第一级所收集到的光电子数。