Файл: Прикладная спектрометрия с полупроводниковыми детекторами..pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 111

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

чаев только рентгеновских квантов, генерируемых в веществе при помощи мощной рентгеновской трубки и образующей поток излучения необходимой плотности. Именно таким способом в. настоящее время измерены длины волн (а соответственно и энергии) характеристического излучения практически всех хи­ мических элементов с погрешностью не хуже 10~3%. Эти зна­ чения приведены в табл. 6.2.

Некоторые радиоизотопные источники в результате распада излучают у-кванты малой энергии, их также можно использо­ вать для градуировки шкалы спектрометра рентгеновского из­ лучения с ППД. Энергию квантов радиоизотопных источниковопределяют обычно на этом спектрометре, проградуировав его предварительно при помощи характеристических рентгеновских квантов элементов, энергии которых известны с хорошей точ­ ностью. При этом, естественно, принимают все меры, чтобы сам

спектрометр (ес.ть интегральная нелинейность,

нестабильность

во времени и от температуры и др.) не вносил

заметную по­

грешность в измерение.

 

Стандартный способ определения энергии мягкого у-излуче- ния заключается в одновременной регистрации на спектромет­ ре с ППД наряду с исследуемым излучением еще двух линий у- или рентгеновского излучения с хорошо известными энер­ гиями, расположенных по обе стороны искомого излучения.

Чем ближе значения этих энергий к определяемой (с уче­ том, конечно, величины энергетического разрешения спектро­ метра), тем с меньшей погрешностью может быть выполнено’ измерение. В большинстве случаев линейная экстраполяция обеспечивает необходимую точность.

В приводимой ниже табл. 6.3 указаны характеристики источников мягкого у- и рентгеновского излучений, широко ис­ пользуемые для калибровки спектрометров рентгеновского из­ лучения с ППД.

Линейность. Точность измерения энергии спектрометром рентгеновского излучения с ППД во многом определяется сте­ пенью линейности коэффициента преобразования энергия — заряд в материале детектора. Проведенные в данном направ­ лении работы показали, что эта величина характеризуется вы­ сокой линейностью во всем диапазоне рентгеновского и мягкого у-излучения с энергией выше 10 кэВ, отклонения от линейногозакона не превышают ±100 эВ [3].

Ниже энергии 10 кэВ эти отклонения имеют большую вели­ чину, однако по имеющимся данным это обусловлено не фун­ даментальными свойствами и особенностями материалов ППД, а, по-видимому, потерей энергии в мертвом слое детектора или выходом ее части за поверхность ППД.

В табл. 6.4 [3] приведено отклонение от линейного закона коэффициента преобразования для германиевого ППД в диа­ пазоне 6— 122 кэВ.

270

 

 

 

Энергия характеристических Линий рентгеновского излучения, кэВ

 

Т а б л и ц а 6. 2

 

 

 

 

 

Z

Элемент

ч .

* е ,

 

 

La t

Ч г

ч ,

L*i

La 2

1

Водород

 

 

 

 

_

__

_

__

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

2

Гелий

3

Литий

—

—

0,054

 

—

—

—

—

 

4

Бериллий

—

—

0,108

 

—

—

—

—

—

5

Бор

—

—

0,183

 

—

—

—

—

—

6

Углерод

—

—

0,277

 

—

—

—

—

“

7

Азот

__

—

0,392

 

—

—

—

—

—

8

Кислород

—

—

0,525

 

—

—

—

—

—

9

Фтор

—

—

0,677

 

—

—

—

—

---

10

Неон

.—

0,858

0,849

 

—

—

—

—

—

11

Натрий

—

1,071

1,041

 

—

—

—

—

—

12

Магний

—

1,302

1,254

 

—

—

—

—

—

13

Алюминий

__

1,557

1,487

1,486

—

—

—

—

—

14

Кремний

—

1,836

1,740

1,739

—

—

—

—

—

15

Фосфор

—

2,139

2,014

2,013

—

—

—

—

—

16

Сера

—

2,464

2,308

2,307

—

—

—

—

—

17

Хлор

__

2,816

2,622

2,621

—

—

—

—

—

18

Аргон

—

3,190

2,958

2,956

—

—

—

—

—

19

Калий

__

3,590

3,314

3,311

—

—

—

—

—

20

Кальций

__

4,013

3,692

3,688

—

—

—

 

0,341

21

Скандий

—

4,460

4,091

4,086

—

—

0,400

 

0,395

22

Титан

__

4,932

4,511

4,505

—

—

0,458

 

0,452

23

Ванадий

__

5,427

4,952

4,945

—

—

0,519

 

0,511

24

Хром

—

5,947

5,415

5,405

—

—

0,583

 

0,573

25

Марганец

—

6,490

5,899

5,888

—

—

0,649

 

0,637

26

Железо

—

7,058

6,404

6,391

—

—

0,718

 

0,705

27

Кобальт

—

7,649

6,930

6,915

—

—

0,791

 

0,776

28

Никель

—

8,265

7,478

7,461

—

—

0,869

 

0,851

29

Медь

—

8,905

8,048

8,028

—

—

0,950

 

0,930

30

Цинк

9,658

9,572

8,639

8,616

—

—

1,035

 

1,012

272

Продолжение табл. G.2

Z

Элемент

ч .

* Р .

 

 

 

h i

L Pz

Чч

Ч

L ,

 

 

 

 

 

J 2

31

Галлий

10,366

10,264

9,252

 

9,225

 

_

1,125

 

1,098

32

Германий

11,101

10,982

9,886

 

9,855

—

1,218

 

1,188

33

Мышьяк

11,864

11,726

10,544

 

10,508

—

—

1,317

 

1 ,282

34

Селен

12,652

12,496

11,222

 

11,181

—

_

1,419

 

1,379

35

Бром

13,469

13,291

11,924

 

11,878

_

_

1,526

 

1,480

36

Криптон

14,315

14,112

12,649

 

12,598

—

—

1,637

1,694

1.586

37

Рубидий

15,185

14,961

13,395

 

13,336

—

__

1,752

1,692

38

Стронций

16,035

15,835

14,165

 

14,098

__

__

1 ,872

1,807

1,805

39

Иттрий

17,015

16,738

14,958

 

14,883

_

__

1,996

1,923

1 ,920

40

Цирконий

17,970

17,668

15,775

 

15,691

2,303

2,219

2,124

2,042

2,040

41

Ниобий

18,953

18,622

16,615

 

16,521

2,462

2,367

2,257

2,166

2,163

42

Молибден

19,965

19,608

17,479

 

17,374

2,623

2,518

2,395

2,293

2,290

43

Технеций

21,005

20,619

18,367

 

18,251

_

—

2,537

2,424

—

44

Рутений

22,074

21,657

19,279

 

19,150

2,964

2,836

2,683

2,558

2,554

45

Родий

23,173

22,724

20,216

 

20,074

3,144

3,001

2,834

2,697

2,692

46

Палладий

24,299

23,819

21,177

 

21,020

3,329

3,172

2,990

2,839

2,833

47

Серебро

25,456

24,942

22,163

 

21,990

3,523

3,348

3,151

2,984

2,978

48

Кадмий

26,644

26,095

23,174

 

22,984

3,717

3,528

3,317

3,134

3,127

49

Индий

27,861

27,276

24,210

 

24,002

3,921

3,714

3,487

3,287

3,609

50

Олово

29,109

28,486

25,271

 

25,044

4,131

3,905

3,663

3,444

3,435

51

Сурьма

30,389

29,726

26,359

 

26,111

4,348

4,101

3,844

3,605

3,595

52

Теллур

31,700

30,996

27,472

 

27,202

4,571

4,302

4,030

3,769

3,759

53

Иод

33,042

32,295

28,612

 

28,317

4,801

4,507

4,221

3,938

3,926

54

Ксенон

34,415

33,624

29,779

 

29,458

_

_

_

4,110

_

55

Цезий

35,822

34,987

30,973

 

30,625

5,280

4,936

4,620

4,286

4,272

56

Барий

37,257

36,378

32,194

 

31,817

5,531

5,156

4,827

4,462

4,451

57

Лантан

38,730

37,801

33,442

 

33,034

5,788

5,383

5,042

4,651

4,634

58

Церий

40,233

39,257

34,720

 

34,279

6,052

5,613

5,262

4,840

4,823

59

Празеодим

41,773

40,748

36,026

 

35,550

6,322

5,850

5,489

5,034

5,013

60

Неодим

43,33

42,271

37,361

 

36,847

6,602

6,089

5,722

5,230

5,208

61

Прометий

44,94

43,826

38,725

•

38,471

- 6,892

6,339

5,961

5,432

5,408

62

Самарий

46,58

45,413

40,118

 

39,522

7,178

6,587

6,205

5,636

5,608

Продолжение табл. 6.2

Z

Элемент

ч .

/CP.

* « ,

ч 2

 

Ч 2

ЛР|

La ,

Ч 2

63

Европий

48,256

47,038

41,542

40,902

7,480

6,843

6,456

' 5,846

5,817

64

Гадолиний

49,959

48,697

42,996

42,309

7,786

7,103

6,713

6,057

6,025

65

Тербий

51,72

50,382

44,482

43,744

8,102

7,367

6,978

6,273

6,238

66

Диспрозий

53,51

52,119

45,998

45,208

■ 8,419

7,636

7,248

6,495

6,458

67

Гольмий

55,32

53,877

47,547

46,700

8,747

7,911

7,525

6,720

6,679

68

Эрбий

57,21

55,681

49,128

48,221

9,089

8,189

7,811

6,949

6,905

69

Тулий

59,09

57,517

50,742

49,773

9,426

8,468

8,101

- 7,180

7,133

70

Иттербий

60,98

59,37

52,389

51,354

9,870

8,759

8,402

7,416

7,367

71

Лютеций

62,97

61,283

54,070

52,965

10,143

9,049

•8,709

.7,655.

7,605

72

Гафний

64,98

63,234

55,790

54,611

10,516

9,347

9,023

7,899

7,845

73

Тантал

67,013

65,223

57,532

56,277

10,895

9,652

9,343

8,146

8,088

74

Вольфрам

69,101

67,244

59,318

57,982

11,286

9,961

9,672

8,398

8,335

75

Рений

71,232

69,310

61,140

59,718

11,685

10,275

10,010

8,652

8,586

76

Осмий

73,402

71,413

63,000

61,487

12,095

10,598

10,355

8,912

8,841

77

Иридий

75,619

73,561

64,896

63,287

12,513

10,920

10,708

9,175

9,099

78

Платина

77,878

75,748

66,832

65,122

12,942

11,250

11,070

9,442

9,362

79

Золото

80,185

77,984

66,804

66,98.9

13,382

11,585

11,442

9,713

9,628

80

Ртуть

82,54

80,253

70,819

68,895

13,830

11,924-

11,823

9,988

9,898

81

Таллий

84,946

82,576

72,871

70,832

14,291

12,271

12,213

10,268

10,173

82

Свинец

87,364

84,936

74,969

72,804

14,764

12,623

12,614

10,551

10,449

83

Висмут

89,864

87,343

77,108

74,815

15,248

12,980

13,023

10,839

10,731

84

Полоний

92,40

89,80

79,290

76,862

15,744

13,340

13,447

11,131

11,016

85

Астат

94,99

92,30

81,52

78,95

16,251

—

13,876

11,427

11,305

86

Радон

97,64

94,87

83,78

81,07

16,770

—

14,316

11,727

11,598

87

Франций

100,33

97,47

86,10

83,23

17,303

14,45

14,770

12,031

11,895

88

Радий

103,07

100,13

88,47

85,43

17,849

14,841

15,236

12,340

12,196

89

Актиний

105,86

102,85

90,884

87,67

18,408

—

15,713

12,652

12,501

90

Торий

108,717

105,609

93,350

89,953

18,982

15,624

16,202

12,969

12,810

91

Протактиний

111,62

108,427

95,868

92,287

19,568

16,024

16,702

13,291

13,122

92

Уран

114,60

111,300

98,439

94,665

20,167

16,428

17,220

13,620

13,439

93

Нептуний

—

—

—

—

20,785

16,840

17,750

13,944

13,760

94

Плутоний

—

—

—

____

21,417

17,255

18,294

14,279

14,084

95

Америций

—

—

—

—

22,065

17,676

18,852

14,617

14,412

Т а б л и ц а 6.3

Источники

излучения квантов в рентгеновском

диапазоне

Изотоп

Период полураспада

Энергия кванта,

кэВ

Литература

57Со

 

272

сут

14,411

 

 

181

241А т

 

433

года

26,345

i-0,001

191

а°вг

 

4,5

ч

37,052

i 0,002

191

18зта

 

5,1

cvt

46,486 + 0,002

|91

18зТа

 

5,1

сут

52,599+0,008

|9|

241А т

 

433

года

59,537+0,001

191

1«9\Ь

 

32

сут

63,125 + 0,003

[9]

isaTa

 

115

сут

67,748 ±0,002

191

153Qd

 

236 сут

69,676

 

 

18)

133Ва

 

7,2

года

80,997

 

 

18]

17°Тгп

 

129

сут

84,257 ±0,003

191

182та

 

115 сут

84,678+0,003

191

i “9Cd

 

1,3

года

88,036

 

 

18]

is»Yb

 

32

сут

93,607 ±0,003

19]

153Qd

 

236

сут

97,430

 

 

18)

182Та

 

115 сут

100,106 + 0,005

[91

l53Qd

 

236

сут

103,180

 

 

[81

57Со

 

272

сут

122,060

 

 

181

57Со

 

272

сут

136,471

 

 

181

 

 

 

 

Т а б л и ц а

6.4

Нелинейность коэффициента преобразования

 

 

 

германиевого детектора

 

 

 

Изотоп

 

Энергии, к»В

A E /E , %

 

57Со

 

6,40

 

2,50

 

208Hg

 

10,26

 

1,93

 

2“ Am

 

13,93

 

1,36

 

24lAm

 

17,75

 

0,90

 

24‘Am

 

26,35

 

0,30

 

2“ Am

 

43,44

 

0,14

 

24‘Am

 

59,54

 

0, 14

 

2°3Hg

 

70,83

 

0,08

 

203Hg

 

72,87

 

0,05

 

67Co

 

122,06

 

0,00

 

Время нарастания импульса. При прочих равных условиях время нарастания импульса в ППД рентгеновского излучения короче этого времени в ППД у-излучения из-за меньшей тол­ щины обедненной области. Для детектора с толщиной 3—5 мм при температуре жидкого азота и электрическом поле, обеспе­ чивающем насыщение дрейфовой скорости носителей заряда, теоретическое значение времени нарастания составляет 15—

274

Смотрите также файлы