Детекторы в спектрометрах

Спектрометры, используемые для измерения покрытия, используют один из трех типов детекторов: Пропорциональный счетчик «Prop», Кремниевый PIN-диод,  Кре́мниевый дре́йфовый дете́ктор  (SDD).
Детекторы спектрометр

Рентгеновская флуоресценция — это инструмент элементного анализа, который десятилетиями был основной тестовых лабораторий. Этот универсальный метод неразрушающего контроля, который требует минимальной подготовки образца и может выполняться начинающими операторами, и кончено, это метод предпочтителен для получения быстрых результатов. Сегодня развивающиеся возможности рентгенофлуоресцентного анализа внедряет этот рабочий метод в современные отрасли промышленности.

Рентгенофлуоресцентный анализ основан на концепции, согласно которой отдельные атомы при возбуждении внешним источником энергии испускают рентгеновские фотоны определенной длины волны. Подсчитывая фотоны каждой энергии, испускаемой из образца, можно идентифицировать различные элементы образца.

При производстве каждый металлический продукт покрывают (обычно гальваническим способом) или обрабатывают (анодируют или оцинковывают) для улучшения для улучшения эксплуатационных свойств. Рентгенофлуоресцентный анализ — является ведущей технологией во всем мире для измерения и количественного определения этих улучшений. Этот вид анализа применим для испытания любого металлического покрытия, одно- или многослойного, находящейся  на любой металлической или неметаллической подложки.

В технологии печатных плат или пластин, полупроводники и их компоненты имеют «окончательное покрытие», которое является основным в их функциональности. В этой отросли измерение этим видом анализа является стандартным методом. Который легко определяет, что является качественной деталью, а что нет.

Измерение толщины покрытия является наиболее распространенной и наиболее используемой функцией XRF-анализа в промышленности, но это не единственное его назначение. Качественные системы XRF также выполняют анализ сплавов и анализ растворов. XRF-анализ может определить процентный состав для каждого присутствующего элемента в детали и определить номер марки сплава.

Также возможен анализ раствора ионов металла в гальванической ванне, что позволяет контролировать весь производственный процесс. 

Принципы работы спектрометра

Рентгенофлуоресцентные приборы начального уровня используют коллиматоры с точечным отверстием, которые фильтруют рентгеновские лучи. Лучи могут проходить только те, которые движутся параллельно определенной траектории. Размер коллиматора определяет размер пятна облучения, спроецированного на образец. Такие приборы имеют один или несколько коллиматоров в зависимости от геометрии и диапазона размеров испытываемых деталей.

Альтернативой метода коллимации является поликапиллярная оптика. Это самое лучшее усиление рентгеновского излучения, так как источник рентгеновского излучения сам по себе не может генерировать луч высокой плотности. Поликапиллярная оптика использует фокусирующие компоненты и собирает луч, а не направляет рентгеновский луч объект исследования.

Такой способ анализа вышел из научных лабораторий, но благодаря техническому прогрессу стал доступен и очень востребован. Высокие скорости — особый приоритет для промышленности и бизнеса — эти скорости обеспечиваются меньшим рентгеновским лучом и потоком, который в 100 раз качественнее, анализ через коллиматор. Все это сказывается на качестве, а следовательно и на эффективности бизнеса.

Поликапиллярная рентгеновская оптика состоит из сотен тысяч отдельных стеклянных каналов, которые собирают большой угол рентгеновских лучей, излучаемых трубкой. Рентгеновские лучи проходят через оптику при полном внешнем отражении и фокусируются в чрезвычайно маленьком пятне со сверхвысокой интенсивностью. Эта оптика также обеспечивает очень чистый возбуждающий луч по сравнению с коллиматором, поскольку тот только проходит через точечное отверстие.

В современных рентгенофлуоресцентных спектрометрах — поликапиллярная оптика кажется хрупкой, но она чрезвычайно прочна. Пользователи сообщают, что единственная проблема заключается в том, что кто-то просто разбивает прибор. А производители, говорят если ты купил такой прибор — то ты купил её на всю его жизнь.

Нужно сказать, что необходимость анализа в котором используется поликапиллярные оптические устройства доступны прекрасно сочетается с миниатюризацией, в производстве электроники. Только элитные системы могут фокусировать рентгеновское возбуждение шириной пучка до 7 мкм.

Детекторы в спектрометрах

Спектрометры, используемые для измерения покрытия, используют один из трех типов детекторов: Пропорциональный счетчик «Prop», Кремниевый PIN-диод,  Кре́мниевый дре́йфовый дете́ктор  (SDD).

Пропорциональный счетчик «Prop»

Пропорциональные счетчики представляют собой устройства газовой ионизации, которые измеряют энергию падающего излучения, создавая выходной сигнал детектора, пропорциональный энергии излучения.

Счетчики пропеллера имеют окно детектора для захвата флуоресцентного рентгеновского излучения. Они работают в диапазоне промежуточных напряжений и хорошо подходят для измерения обычных однослойных (и некоторых многослойных) гальванических отложений.

Приборы с пропорциональным счетом имеют самую низкую цену из трех и идеально подходят для простых приложений, где нет необходимости в высоком разрешении, чтобы увидеть разделение пиков в спектре. Их недостатки включают высокий базовый шум и необходимость частой калибровки.

Контроль температуры для этих устройств имеет решающее значение, потому что детектор использует газ, который очень чувствителен к изменению температуры — гораздо больше, чем любой твердотельный детектор. Газонаполненная трубка также имеет тенденцию течь со временем. Несмотря на свои недостатки, такой тип приборов имеет более высокий энергетический поток из-за большого окна, поэтому, что он обнаруживает большое количество фотонов. Конечно, применение таких приборов может быть ограничено, но они довольно эффективны.

Кремниевый PIN-диод

Кремниевый PIN-диод обеспечивает спектральное разрешение, превосходящее пропорциональное разрешение. Это означает, что операторы могут измерять более тонкие дефекты и более низкие концентрации элементов, а также выполнять более сложные измерения, например, для сплавов и образцов с толстым слоем, а также для неидентифицированных материалов. Силиконовые PIN-детекторы отличаются низким уровнем шума, превосходным разрешением, превосходными пределами обнаружения и чрезвычайно стабильны благодаря охлаждению Пельтье (TEC / TEM).

Кре́мниевый дре́йфовый дете́кторы  (SDD)

Кремниевые дрейфовые детекторы обеспечивают самые высокие скорости анализа и самое высокое спектральное разрешение — как правило, на 50% выше, чем у кремниевых PIN-диодных детекторов. Они предлагают значительное улучшение соотношения пиковых и фоновых значений по сравнению со пропорциональными счетчиками. Они имеют самый низкий базовый шум, лучшие пределы обнаружения и наибольшую универсальность с точки зрения диапазона тестирования элементов.

Детекторы в спектрометрах

 

Поскольку кремниевые дрейфовые детекторы наиболее эффективны для устранения фонового шума, SDD лучше всего могут точно измерить перекрывающиеся элементы — «соседей» по периодической таблице, никель, медь, цинк, хром и железо — где разделение сигналов между ними минимально.

Со старой технологией невозможно было разрешить эти перекрывающиеся элементы без математических вычислений. Сегодня улучшенное разрешение, обеспечиваемое как кремниевыми PIN-кодами, так и кремниевыми детекторами дрейфа, это позволяет устраняет необходимость в математических вычислениях и числовой фильтрации.

Также, как и кремниевые пин-коды, чипсеты кремниевого дрейфового детектора охлаждаются по Пельтье, не подвержены влиянию климата. Для этих детекторов практически не требуется техническое обслуживание. SDD являются предпочтительным детектором для анализов с размерами менее 50 мкм и сложных анализов которые используются в технологическом секторе.

Видео по теме масс-спектрометр

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Спасибо!

Теперь редакторы в курсе.