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小编为你带来X荧光光谱仪探测器的工作原理
发布时间:2021-03-05 点击:1804

在X荧光光谱仪中,对于检测方面,同样是会用到探测器,在其中,正比计数器(封闭式或流气式)、闪烁计数器和固体计数器是X射线光谱分析中常用的三种探测器。这三种探测器均根据脉冲的电子放大原理工作。探测器每次吸收一个X射线光子,就形成个电脉冲。

正比计数器

正比计数器是以某种气体(如氙、氦、氩或甲烷等)吸收入射的X射线光子而形成电脉冲的。

由于篇幅有限,在这边我们先说一下封闭式正比计数器。

这种探测器适宜探测波长小于2~3埃的X射线。其中心线极(阳极)与金属管壳(阴极)是绝缘的,而且可耐1500~ 1800伏的正高压。为了操作安全,金属壳接地。探测器出、入射窗口,均由云母或铍片做成。当波长大于2.0埃的辐射通过时,不产生显著的吸收。设置出射窗口的目的是,使未被气体吸收的辐射穿过探测器时,不碰撞金属壳而形成假脉冲。

X射线光子进入探测器时,可能遇到两种不同方式的吸收,其一是,以入射光子轰击气体原子的内层电子,产生标志该原子的特征X射线(荧光)光子从而引起“逸峰”现象,发生这种吸收的可能性最小;其二是,入射光子轰击气体原子的价电子,并将其能量几乎全部转变为该电子的动能,发生这种吸收的可能性最大。一个能量为8千电子伏特的CuKa光子,可从氙原子中逐走一个价电子,其剩余能量(8千电子伏特减去氙的电离电位)全部交给该电子,变成其动能。这个获得动能的电子,又使其它氙原子电离,从而引起若干电离对,即正离子和电子。

计数器中,气体原子电离后,正离子被引向管壳而复合,电子则飞向中心线极。每个起始电子,在正高压的加速下,均能获得足够的能最迫使其它气体原子电离,每个新产生的电子又使更多的气体原子电离,这个过程称谓雪崩放电。由一对起始电离所引起的一次放电大约能够产生10^4个电子,冲击中心线极。这种放电过程发生在X射线光子被吸收后大约0.1~0.2微秒的时间内。在这样短的时间内,有大量的雪崩放电冲击中心线极,使高压瞬时降落。这种电位降以脉冲形式,经电容器输入放大电路和测量电路。在中心线极电压的恢复过程中(约1微秒),探测器对另一个入射的X射线光子不发生响应。这个时间叫做探测器的“死时间”。

由于初始电离对数与X射线光量子能量间的线性关系和电路的线性放大,测得脉冲的幅度与X射线光子的能量成正比,因而得名正比计数器。

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