X熒光分析儀的檢測器的種類及原理

X射線檢測器又稱探測器，是種能量轉(zhuǎn)換器，能對光子進(jìn)行計(jì)數(shù)。在與光電子作用時，它可以儲存每次入射光子的全部能量。光子流越弱，檢測器工作的精度越高。目前常用的Ⅹ射線檢測器有氣體能量轉(zhuǎn)化器、半導(dǎo)體能量轉(zhuǎn)換器和閃爍計(jì)數(shù)器。

 一、氣體能量轉(zhuǎn)化器

氣體能量轉(zhuǎn)化器也稱充氣型正比計(jì)數(shù)器（gas proportion counter ，PC），分為氣流型和封閉型兩種，氣流型適用于輕元素的檢測，而封閉型常用于高原子序數(shù)的元素，探測波長較長。以波長色散譜儀為例，氣流型和封閉型充Xe氣的正比計(jì)數(shù)管常常串聯(lián)使用以提高Ti ~ Cu的K系線和La ~ W的L系線的靈敏度。氣流型正比計(jì)數(shù)管通常用90%氬氣和10%甲烷混合氣體，其中甲烷起猝滅作用。對于原子序數(shù)很低的元素也可以用96%氦氣和4%丁烷混合氣體。封閉型正比計(jì)數(shù)管則可分別充氖、氪和氙氣。

二、閃爍計(jì)數(shù)器

閃爍計(jì)數(shù)器適用于重元素的檢測。閃爍計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)是由一片用tuo激活的且密封于Be窗口的dianhuana晶體和光電倍增管組成。當(dāng)一入射X射線光子被Na晶體吸收時，便產(chǎn)生若千個數(shù)量的可見光子（閃爍），可見光子轟擊光電倍增管，產(chǎn)生光電流。因此，每個入射X射線光子能在光電倍增管的輸出端形成一個很大的脈沖電流。

閃爍計(jì)數(shù)器用于測量大于6kcV的X射線，對于低于6keV的X射線光子，由于光電倍增管極的噪聲脈沖較大，對弱光子脈沖的檢測會很困難。在閃爍計(jì)數(shù)器前附加一個氣體正比計(jì)數(shù)器構(gòu)成復(fù)合檢測器，這時長波長的X射線用正比計(jì)數(shù)器檢測，短波長的X射線則由閃爍計(jì)數(shù)器檢測。閃爍計(jì)數(shù)器裝在氣體正比計(jì)數(shù)器旁邊，縮短了它與晶體之間的距離達(dá)三倍，有效地提高了靈敏度，

三、半導(dǎo)體能量轉(zhuǎn)換器

能量色散熒光光譜儀通常采用半導(dǎo)體能量轉(zhuǎn)換器。硅中摻入少量的其他元素可形成晶體二極管。當(dāng)探測器加上300~400V的電壓時，無電流通過。當(dāng)一個X射線光子射到探測器上并被吸收時，則形成若干電子空穴對。電子和空穴分別迅速移向表層和底層而形成一個電脈沖。這種探測器的實(shí)際分辨率受電子噪聲和熱噪聲的限制，通過采用低溫冷卻技術(shù)和半導(dǎo)體制造工藝的改進(jìn)，提高它的實(shí)際分辨率。

探測器的分辨率與入射X射線能量有關(guān)，計(jì)算探測器理論分辨率的公式為：

R=Fn1/2

F為Fano常數(shù)，對于氣體正比計(jì)算器，n是指每個入射光子產(chǎn)生的初級電子數(shù)，對于閃爍計(jì)數(shù)器，n是指光電倍增管一級所收集到的光電子數(shù)。