华普科普栏目丨波长色散型X射线荧光光谱仪检测器

发表日期:2024/06/13 浏览次数:
波长色散型X射线荧光光谱仪中使用的探测器的种类有用于重元素分析的闪烁计数器(以下简写作 SC),用于轻元素分析的流气式正比计数器 (F-PC)以及封闭式正比计数器(S-PC)等多种。



SC是利用X射线的荧光作用做成的计数器,F-PC和S-PC是利用X射线的电离作用做成的计数器。封闭式正比计数器也叫气体封闭式正比计数器。


图1为F-PC结构示意图,其原理是入射的X射线光子使Ar原子产生常规电离,形成若干正负离子对,在探测器电场作用下产生雪崩式放电,在CH4气体淬灭下停止放电,产生一个电压脉冲。入射光子与脉冲数成正比关系,正比因子与气体浓度等因素有关。

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图1.F-PC结构示意图



在长期使用过程中,PR气体中甲烷气体被电离污染阳极芯线,导致正比计数器的能量分辨率下降,这时就必须对芯线进行清洗。新型的光谱仪都设有芯线自动清洗机构,可以在真空光路下很快地除去芯线上的杂质,使之恢复原有性能,得以稳定地进行轻元素的分析。而旧式的光谱仪没有芯线自动清洗机构,这时就要将流气正比计数器拆卸,用溶剂进行清洗,或者直接更换芯线。


S-PC(封闭正比计数器)在出厂前将惰性气体密封至探测器内,无需为探测器提供气体,可以应用于难获得PR气体的场所。

图2为SC闪烁计数器结构示意图,其由闪烁体和光电倍增管组成。原理是入射X射线光子与闪烁体相互作用,转变成闪烁光子而射到光电倍增管上,再转变成电脉冲信号。


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图2.闪烁计数器



入射的X射线光子经由探测器转变成脉冲信号,经过放大器放大后,由脉冲高度分析器对其收集分析。通常,F-PC的计数率可达到3000Kcps,SC的计数率达到1500Kcps。


计数器的能量分辨率如图3所示,对于SC计数器,其能量分辨率要求小于60%,对于F-PC计数器,其能量分辨率要求小于40%。


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图3.探测器能量分辨率


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