Detector XR-100SDD

El XR-100SDD es un detector de deriva de silicio (SDD), preamplificador y sistema de refrigeración enfriado termoeléctricamente. La temperatura de los componentes se mantiene a aproximadamente -55 ^° C y se controla mediante un sensor de temperatura integrado. La carcasa TO-8 herméticamente sellada tiene una ventana delgada de berilio hermética a la luz y al vacío que permite el paso de rayos X suaves.

1_____XR100__PX5

Fig.1 Detector de deriva de silicio en XR100 y PX5.

2____SD

Fig.2 Detector de deriva de silicio (SDD)

El XR-100SDD cuenta con tecnología avanzada de detección de rayos X que anteriormente sólo estaba disponible comercialmente en costosos sistemas enfriados criogénicamente.

Resolución 125 eV (ancho completo a la mitad del máximo) a 5,9 keV de energía;
Alta relación señal/ruido de 20.000:1;
Alta velocidad de conteo: 500.000 mediciones por segundo;
25 mm ² x 500 micras;
Colimador multicapa;

Falta de nitrógeno líquido

3__55Fe______SDD

Fig.3 Espectro de 55Fe obtenido en un detector de deriva de silicio (SDD)

información general

La alta calidad de estos detectores, su pequeño tamaño y su bajo costo los convierten en detectores ideales para aplicaciones OEM portátiles en analizadores de sobremesa. El detector de deriva de silicio (SDD) permite tasas de conteo extremadamente altas con una excelente resolución de energía. Este detector está alojado en una carcasa TO-8 como otros detectores fabricados por Amptek, por lo que es totalmente compatible con todos los productos Amptek.

Un detector de deriva de silicio (SDD) es un tipo de fotodiodo que tiene una función similar a la de un fotodiodo PIN, pero que tiene una estructura de electrodos única. Los detectores SDD de Amptek son ideales para la espectroscopia de rayos X.

La principal ventaja del detector SDD es que tiene una capacitancia significativamente menor que los diodos convencionales de la misma área, lo que reduce el nivel de ruido electrónico. Para la espectroscopia de rayos X, el SDD tiene una mejor resolución de energía mientras opera a tasas de conteo mucho más altas que un diodo convencional. El SDD utiliza una estructura de electrodo especial que dirige los electrones a un ánodo muy pequeño y de baja capacitancia.

Características

General
Tipo de detector	Detector de deriva de silicio (SDD)
Tamaño del detector	25 ^mm2
Espesor del silicio	500 µm, (ver curvas de eficiencia)
Colimador	Multicapa
Resolución energética a 5,9 keV ( ⁵⁵ Fe)	125 - 140 eV (ancho a la mitad del máximo)
Relación señal/fondo	20.000:1 (relación de conteo de 5,9 keV a 1 keV)
Espesor del vidrio de berilio	0,5 mil (12,5 µm) o 0,3 mil (8 µm), (ver curvas de transmisión)
Colimador	Colimador multicapa interno (ML).
Preamplificador sensible a la carga	Preamplificador Amptek estándar
Ganar estabilidad	<20 ppm/°C
Dimensiones generales del XR100SDD	7,6 x 4,4 x 2,9 cm
Peso de la XR100SDD	125 gramos
Potencia total	<2 W
Período de garantía	1 año
Vida útil	5 - 10 años, dependiendo del consumo
Condiciones de trabajo	De 0°C a +50°C
Almacenamiento y transporte	Almacenamiento a largo plazo: más de 10 años en un lugar seco. Condiciones estándar: -20°C - +50°C, 10 - 90% de humedad sin condensación
Certificación TUV Certificado #: CU 72072412 02 Probado: UL 61010-1:2004 R7 .05 NORMAS CAN/CSA-C22.2 61010-1:2004
Parámetros de entrada
Fuente de alimentación del preamplificador	±8 - 9 V a 15 mA con ruido pico a pico <50 mV
Fuente de alimentación del detector	-95 a -160 V a 25 µA
Fuente de alimentación de refrigeración	Corriente = 350 mA máx., voltaje = 3,5 V máx., con ruido pico a pico < 100 mV Nota: El XR-100SDD incluye su propio sensor de temperatura.
Parámetros de salida
Sensibilidad del preamplificador	1 mV/keV (puede variar para diferentes detectores)
Polaridad del preamplificador	Señal positiva (carga máxima de 1 kOhm)
Respuesta del preamplificador	Reiniciar
Sensibilidad del sensor de temperatura	PX5/X-123: Lectura directa en K mediante software
Equipamiento adicional
X-123SDD	El detector de deriva de silicio también está disponible en la configuración X-123SDD, que incluye el detector, el preamplificador, el analizador de pulsos DP5, los dispositivos MCA y la fuente de alimentación PC5, que es un espectrómetro completo.
Equipo de vacío	SDD es compatible con todos los equipos de vacío Amptek
Fabricante de equipos originales (OEM)	SDD es compatible con todos los dispositivos OEM Amptek

Comentario

El detector de deriva de silicio (SDD) requiere un alto voltaje negativo para funcionar y produce una señal de preamplificador positiva en la salida. Esto es diferente del estándar Si-PIN, que requiere un alto voltaje positivo y produce una señal de preamplificador negativa en la salida.

El preamplificador PX5 puede producir señales tanto positivas como negativas. Cuando el PX5 se empareja con el XR 100SDD, se configura en alto voltaje negativo. El uso del detector XR100CR Si-PIN con el PX5 configurado en alto voltaje negativo provocará daños que no están cubiertos por la garantía. Además, cuando el PX5 se empareja con el XR 100CR Si-PIN, se configura en alto voltaje positivo. El uso del detector XR100SDD con el PX5 configurado en alto voltaje positivo provocará daños que no están cubiertos por la garantía.

Rendimiento para diferentes condiciones de operación.

Resolución máxima

Resolución: 125 eV(FWHM) a 5,9 keV
11,2 µs - tiempo pico
Velocidad de conteo: 100.000 mediciones por segundo
La relación pico-fondo es de 20.000:1
Resolución: 155 eV(FWHM) a 5,9 keV
0,8 µs - tiempo pico
Velocidad de conteo: 500.000 mediciones por segundo

Funcionamiento en dispositivos portátiles

Resolución: 150 eV (ancho completo a la mitad del máximo) a 5,9 keV
3,2 µs - tiempo pico
Velocidad de conteo: 200.000 mediciones por segundo
A una temperatura del detector de 250 K (-24 °C)

Uso de colimadores

La mayoría de los detectores Amptek contienen colimadores internos para mejorar la calidad del espectro. Según el tipo de detector, los colimadores pueden:

mejorar la relación señal-ruido;
eliminar efectos de borde;
eliminar picos falsos.

Trabajando en el vacío

El XR-100SDD puede funcionar tanto en aire como en vacío a presiones de hasta 10-8 ^Torr . El detector está disponible en diferentes configuraciones para su uso en diversos sistemas e instalaciones, incluidas las cámaras de vacío.

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Fig.4 Modificaciones del XR-100SDD para trabajar con vacío

Información adicional sobre el sistema y el rendimiento

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Fig. 5 Gráfico de la dependencia de la resolución con el tiempo pico

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Fig.6 Comparación de los gráficos de la dependencia de la resolución en el tiempo de pico/tiempo de establecimiento para los detectores Si-PIN y SDD

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Fig. 7 Gráficos de resolución versus tasa de conteo para diferentes tiempos pico. El gráfico también muestra la tasa de conteo de salida máxima.

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Fig.8 Ancho de banda del detector de deriva de silicio

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Fig.9 Espectro de 4 millones de mediciones de Fe55 obtenidas utilizando el detector SDD

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Fig.10 Gráficos de dependencia de la resolución con respecto a la energía para diferentes valores de tiempo pico obtenidos utilizando el detector SDD

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Fig.11 La figura combina el efecto de la permeabilidad del vidrio de berilio (incluida la capa protectora) y la interacción con el detector SDD. La región de baja energía en el gráfico está determinada por el espesor del vidrio de berilio: 0,3 mil (8 μm) o 0,5 mil (12,5 μm), mientras que la región de alta energía está caracterizada por el espesor de la zona activa del detector SDD.