1) 探測(cè)器的能量分辯率
雖然探測(cè)器產(chǎn)生電脈沖的幅值是由入射X 射線光子的能量所決 定,但并不是具有同一波長(zhǎng)的X 光束所生成的脈沖幅值完全相 同。因?yàn)楫a(chǎn)生電脈沖的過(guò)程是一個(gè)隨機(jī)過(guò)程,所以產(chǎn)生的電脈 沖幅值符合隨機(jī)分布(高斯分布)。圖2.15 顯示了這種分布相 應(yīng)的光子數(shù)與其所具能量的關(guān)系,它是有一定寬度的,具有峰 值能量的光子數(shù)最多,代表了這束光子的主流能量。
我們通常用將這個(gè)分布圖稱為脈沖高度分布曲線,或譜線能量 分布圖。圖中峰值高度一半處的寬度稱為半寬度(FWHM ),而 它與最大計(jì)數(shù)率比值的百分率稱為探測(cè)器的能量分辨率,即能 量分辨率 = (半寬度 / 最大計(jì)數(shù)率)x 100 。
一個(gè)探測(cè)器的能量分辨率,對(duì)不同波長(zhǎng)的單色X 射線而言,是大致相同的。從實(shí)際測(cè)試來(lái)看,充氣計(jì)數(shù) 器的能量分辨率在20-40% 左右(輕元素更大),閃爍計(jì)數(shù)器的能量分辨率在30-50% 左右。
2) 探測(cè)器的脈沖高度飄移
使用充氣正比計(jì)數(shù)器(流氣式和封閉式)時(shí),脈沖高度分布會(huì)隨計(jì)數(shù)率的升高而向低能量的方向飄移, 也就是說(shuō)探測(cè)器輸出的脈沖幅值變小了,這種現(xiàn)象稱為脈沖高度飄移(Pluse Amplitude Shift )。 這是由于隨著計(jì)數(shù)率升高,在陽(yáng)極周圍形成離子鞘使電場(chǎng)有所下降,改變了氣體增益。探測(cè)器使用的高 壓越高,陽(yáng)極絲越細(xì),入射能量越高,這種現(xiàn)象越顯著。使用氣體種類不同,飄移程度也不一樣,其次 序依次為:Xe > Kr > Ar(P10)> Ne。消除脈沖高度飄移影響的方法有:
● 使用自動(dòng)增益電路(AGC )將脈沖幅值再放大到原來(lái)值。
● 不使用過(guò)高的探測(cè)器高壓。
● PHD 道寬設(shè)置不要太窄。
3)逃逸峰
當(dāng)進(jìn)入探測(cè)器的X 光光子的能量大于充氣氣體的吸收限波長(zhǎng)時(shí),也即入射X 射線波長(zhǎng)短于充氣氣體的吸 收限波長(zhǎng)時(shí),就將產(chǎn)生所謂的逃逸峰(見圖2.15 左側(cè)的小峰)。例如所充氣體為Ar, 它的K 系吸收限 波長(zhǎng)為3.87 埃,因而只要進(jìn)入探測(cè)器的X 射線波長(zhǎng)小于此值,就能在初級(jí)電離過(guò)程中導(dǎo)至Ar的Kα躍遷 產(chǎn)生ArKα線。
當(dāng)一束X 射線光子射入探測(cè)器,其能量足以使Ar產(chǎn)生ArKα線,則部分光子將產(chǎn)生ArKα線,然后這部分 光子剩余的能量再產(chǎn)生電子離子對(duì)并通過(guò)雪崩放大。如果形成的ArKα線又被吸收產(chǎn)生帶電粒子,那就 不存在什么問(wèn)題,因?yàn)樯傻碾娒}沖幅值仍和原光子能量成正比。如果形成的ArKα線沒(méi)有被吸收產(chǎn)生 帶電粒子,則這部分光子隨后產(chǎn)生的電脈沖幅值將小于不產(chǎn)生ArKα線光子所形成的電脈沖。因此,在 脈沖高度分布圖上就顯示出一個(gè)能量教較低的一個(gè)小峰,因?yàn)樗怯捎谀芰繐p失而產(chǎn)生的,故叫逃逸峰。 只要不和試樣中其他譜線的能量發(fā)生重疊,逃逸峰的存在不會(huì)引起麻煩的。但是,因?yàn)楫a(chǎn)生逃逸峰的光 子也是入射譜線光子的一部分,因此,計(jì)數(shù)時(shí)應(yīng)該將它計(jì)算在內(nèi),否則要損失強(qiáng)度。在使用閃爍計(jì)數(shù)器 時(shí),如果發(fā)生了使碘激發(fā)的情況,那也會(huì)產(chǎn)生逃逸峰。
3) 探測(cè)器的死時(shí)間
光子進(jìn)入探測(cè)器產(chǎn)生電子離子對(duì),再在雪崩中放大,這樣一個(gè)時(shí)間過(guò)程約需10-7秒數(shù)量級(jí)。帶電粒子在 向陰陽(yáng)極奔去的過(guò)程中,由于離子的質(zhì)量大于電子,所以移動(dòng)的速度要小于電子,因而就在陽(yáng)極絲周圍 形成了陽(yáng)離子層,并阻礙了雪崩效應(yīng),當(dāng)陽(yáng)離子層散去后,又恢復(fù)下一個(gè)過(guò)程。在陽(yáng)離子層形成到消散 的這一時(shí)間段內(nèi),探測(cè)器像“死”了一樣。因此人們定義,在一個(gè)光子引發(fā)電離后,探測(cè)器不能再檢測(cè) 下一輪光子產(chǎn)生電離過(guò)程的時(shí)間為探測(cè)器的死時(shí)間,在這段時(shí)間內(nèi)進(jìn)入探測(cè)器的光子不被計(jì)數(shù)。由于死時(shí)間的存在,進(jìn)入探測(cè)器的總光子數(shù)可能有一小部分沒(méi)有被計(jì)數(shù),即測(cè)到的強(qiáng)度不真實(shí)地反映了 入射X 熒光的強(qiáng)度,這種情況隨熒光強(qiáng)度的增加(光子數(shù)增加)而加重。
在儀器出廠時(shí),死時(shí)間一般都已輸入軟件,然后根據(jù)這個(gè)時(shí)間進(jìn)行數(shù)學(xué)校正,使沒(méi)有被記錄的光子數(shù)補(bǔ) 回來(lái)。近代儀器中死時(shí)間的校正,已經(jīng)可以達(dá)到在很高計(jì)數(shù)率的情況下不受影響(在實(shí)際測(cè)量中,已經(jīng) 沒(méi)有必要測(cè)量或者甚至要超過(guò)這樣高的計(jì)數(shù))。
ARL 儀器通過(guò)死時(shí)間校正可以確保,在使用流氣正比計(jì)數(shù)器、封閉充氣計(jì)數(shù)器和閃爍計(jì)數(shù)器時(shí)計(jì)數(shù)率分 別達(dá)到2Mcps 、1Mcps 和1.5Mcps 時(shí),不受死時(shí)間影響。
4) 探測(cè)器的穩(wěn)定性
除了探測(cè)器高壓和氣體流量的不穩(wěn)定所引起的測(cè)量信號(hào)波動(dòng)外,探測(cè)器本身的穩(wěn)定性取決于陽(yáng)極絲的清 潔。由于充氣的純度不夠或長(zhǎng)期使用形成的小顆粒沉積在陽(yáng)極絲表面,使陽(yáng)極絲的有效直徑改變,導(dǎo)致 局部電場(chǎng)破壞改變氣體放大增益使測(cè)定數(shù)據(jù)波動(dòng)。
發(fā)生這種情況后,原則上需更換陽(yáng)極絲或探測(cè)器,也可非常小心的用有機(jī)溶劑清冼陽(yáng)極絲,但效果不一 定會(huì)很好。
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