Рентгенівський спектрометр із дисперсією за енергіями

Рентгенівське випромінювання, яке виникає при взаємодії пучка електронів зі зразком, проходить через тонке берилієве вікно у непроникний для світла кріостат (рис. 2.16), у вакуумному середовищі якого знаходиться охолоджений кремнієвий напівпровідниковий детектор. Він являє собою кристал Si із власним типом провідності,

Рисунок 2.16 – Спрощена блок-схема спектрометра з дисперсією за енергією: 1 - зразок; 2 - пучок електронів; 3 - рентгенівське випромінювання; 4 - берилієве вікно; 5 - детектор; 6 - кріостат; 7 - попередній підсилювач; 8 - підсилювач; 9 - багатоканальний аналізатор; 10 - блок виведених даних

по краях якого знаходяться ділянки n- та p-типу, до яких підводиться напруга у зворотному напрямку. Для нейтралізації центрів рекомбінації електронів і дірок, що дає можливість створити велику область із власною провідністю, кремній легують літієм. Конструктивно кристал кремнію монтується на кінці холодопроводу, який приєднується до резервуара з рідким азотом. Низька температура потрібна для зменшення рівня шумів та для обмеження рухливості іонів літію. На неохолоджений кристал не можна подавати напругу зміщення.

При поглинанні фотона рентгенівського випромінювання утворюється високоенергетичний фотоелектрон, який свою енергію впливає на утворення електрон-діркових пар. Вони розділяються прикладеною напругою і формують імпульс заряду, який потім у попередньому підсилювачі на польовому транзисторі перетворюється в імпульс напруги. Таким чином, амплітуда імпульсів, які формує детектор, пропорційна енергії вхідного рентгенівського кванта. Саме це і покладено в основу принципу роботи спектрометра.

Далі сигнал підсилюється і надходить до багатоканального аналізатора, де відбувається розділення імпульсів за амплітудою. Розподіл імпульсів за амплітудою може бути виведений на екран електронно-променевої трубки або на стрічку самописця, або надходити безпосередньо до комп’ютера для подальшого оброблення.