Главное меню
Главная О сайте Добавить материалы на сайт Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги
Аналитическая химия Ароматерапия Биотехнология Биохимия Высокомолекулярная химия Геохимия Гидрохимия Древесина и продукты ее переработки Другое Журналы История химии Каталитическая химия Квантовая химия Лабораторная техника Лекарственные средства Металлургия Молекулярная химия Неорганическая химия Органическая химия Органические синтезы Парфюмерия Пищевые производства Промышленные производства Резиновое и каучуковое производство Синтез органики Справочники Токсикология Фармацевтика Физическая химия Химия материалов Хроматография Экологическая химия Эксперементальная химия Электрохимия Энергетическая химия
Новые книги
Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 2" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 1" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 12" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 11" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 10" (Журналы)
Книги по химии
booksonchemistry.com -> Добавить материалы на сайт -> Аналитическая химия -> Гоулдстейн Дж. -> "Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ. Книга 1" -> 64

Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ. Книга 1 - Гоулдстейн Дж.

Гоулдстейн Дж., Ньюбери Д., Эчлин П., Джой Д., Фиори Ч., Лифшин Э. Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ. Книга 1 — М.: Мир, 1984. — 303 c.
Скачать (прямая ссылка): rastelektrmicroanaliz1984.djvu
Предыдущая << 1 .. 58 59 60 61 62 63 < 64 > 65 66 67 68 69 70 .. 90 >> Следующая


5.3.2. Процесс детектирования

Ключом к пониманию работы спектрометра с дисперсией по энергии служит то, что амплитуды импульсов, производимых детектором, в среднем пропорциональны энергии входящего рентгеновского кванта. Основной процесс детектирования, с помощью которого происходит пропорциональное преобразование энергии фотона в электрический сигнал, иллюстрируется на рис. 5.17. Невозмущенный Si (Li)-кристалл обладает зонной структурой (описание зонной структуры дано в обсуждении ка-тодолюминесценции є гл. 3), в которой состояния в зоне проводимости свободны, а состояния в валентной зоне заполнены. При захвате высокоэнергетического фотона электроны перебрасываются в зону проводимости, оставляя дырки в валентной зоне. При наличии напряжения смещения электроны и дырки разделяются и собираются электродами, расположенными на поверхностях кристалла. Захват фотонов осуществляется путем фотоэлектрического поглощения. Падающий рентгеновский фотон вначале поглощается атомом кремния и испускается высоко-энергетический электрон. Затем этот фотоэлектрон по мере того, как он движется в кремниевом детекторе и испытывает неупругое рассеяние, генерирует электронно-дырочные пары. Атом кремния остается в состоянии с высокой энергией, поскольку на испускание фотоэлектрона потребовалась не вся энергия рентгеновского кванта. Эта энергия впоследствии выделяется либо в виде оже-электрона, либо в виде кванта рентгеновского характеристического излучения кремния. Оже-электрон испытывает неупругое рассеяние и также создает электронно-дырочные пары. Кванты рентгеновского излучения кремния могут повторно поглощаться, инициируя процесс снова, или неупруго рассеяться. Таким образом, имеет место последовательность событий, в результате чего вся энергия первичного фотона остается в детекторе, если только излучение, генерируемое в одном из актов 214

Г лава З

Ж

лллН-

\1

Фотоэлектрон

Электронно-дырочные пары (3,3 зВ на пару)

Рис. 5.17, Процесс преобразования рентгеновского излучения в детекторе.

/ — бернллисвое окно; 2 — золотой KOHiaxT; и — мерIHbIii СЛОЙ.

этой последовательности, например фотон /Са-излучения кремния, не выходит из детектора (рис. 5.17). Детектор чувствителен также к попадающим в него высокоэнергетическим электронам; такие электроны могут непосредственно создавать носители заряда.

В идеальном случае количество носителей заряда, -возданное падающей частицей с энергией E (эВ), равно

п = Е/е, (5.6)

где є = 3,8 эВ для кремния. Например, если в детекторе происходит захват одного фотона с энергией 5 кэВ, то, как следует из (5.6), общее количество электронов, собираемых детектором, приблизительно равно 1300, что соответствует заряду 2-10"16 Кл. Это — исключительно малый заряд. Последующая электрическая цепь должна усилить этот сигнал примерно в IO10 раз. Рентгеноспектральные измерения

215

Рис. 5.18. Схема импульсной оптической обратной связи в системе предусили-теля Si (Li)-детектора.

/ — рентгеновское излучение; 2 — детектор; 3 — полевой транзистор; 4 — светодиод.

ч

Л

Яф

-jWv-



к усилителю



Из-за малости собираемого заряда важным является снижение шумов. Об охлаждении кристалла детектора и первого каскада предусилителя на полевом транзисторе упоминалось выше. Дополнительной мерой является использование импульсной оптической обратной связи (ИОС), как показано на рис. 5.18. С помощью этого метода шумы, обычно связанные с резистивной обратной связью в предусилителях, исключаются за счет простого отказа от использования какой-либо обратной связи для отвода из детектора накопленного заряда. Такое состояние не может существовать неопределенно долго, поэтому, когда напряжение на выходе предусилителя достигнет заданного значения, включается светодиод, вызывающий появление тока утечки в полевом транзисторе, в результате чего он возвращается в начальное рабочее состояние. При включении цепи оптической обратной связи возникают значительные шумы, поэтому на этот промежуток главный усилитель необходимо запирать. В настоящее время предусилители с оптической импульсной обратной связью применяются большинством фирм-изготовителей, за исключением фирмы ORTEC, которая достигает того же эффекта с помощью так называемого метода «динамического восстановления заряда», не требующего специального запирания усилителя.

5.3.3. Артефакты процесса детектирования

Отклонения процесса детектирования от идеального приводят к появлению артефактов, главным образом уширению пика, искажению пика, появлению пиков потерь рентгеновского фотона в кремнии, краев поглощения кремния и золота и пика внутренней флуоресценции кремния. 216

Г лава З

5.3.3.1. Уширение пика

Собственная полуширина рентгеновской линии составляет около 2 эВ. Например, для Яа-излучения марганца (5,898 кэВ) полуширина равна приблизительно 2,3 эВ, что составляет около 0,039% от энергии максимума. Полуширина линии Mrua, полученная в Si(Li)-CneKTpoMeTpe, увеличивается обычно до 150 эВ или до 2,5% от энергии максимума. Такое увеличение ширины линии является следствием, во-первых, статистического разброса числа носителей заряда, создаваемых захваченными моноэнергетическими фотонами из-за дискретной природы процесса; во-вторых, неопределенности, вводимой термическими шумами в процессе усиления. Распределение числа носителей заряда для моноэнергетического фотона хорошо описывается гауссовой кривой (рис. 5.19). Полуширину этого распределения можно рассчитать геометрическим квадратурным сложением при учете двух источников шума (объяснение этого приводится в гл. 2 )по уравнению
Предыдущая << 1 .. 58 59 60 61 62 63 < 64 > 65 66 67 68 69 70 .. 90 >> Следующая

Авторские права © 2011 BooksOnChemistry. Все права защищены.
Реклама