使用SDD, XPIN6和XPIN13识别铝合金/合金中的氮60

引脚和sdd是两种主要的能量色散探测器。本文介绍了SDD和PIN探测器的比较研究结果，以找到最佳的探测器识别铝金属和合金。结果表明，尽管XPIN6和XPIN13探测器能够识别铝合金，但使用SDD探测器还有一些额外的优点。本实验研究的材料为硝酸60。

探测器的比较

表1概述了典型SDD探测器和PIN探测器之间的简要比较。典型SDD探测器的性能优于PIN探测器。除了具有更好的最终能量分辨率外，SDD探测器还具有更大的探测面积。此外，SDD探测器的Fe较低⁵⁵与PIN探测器相比，FWHM分辨率在更快的峰值时间，导致更好的能量分辨率和大约2.5倍的计数率。分辨率对于确定各种元素的x射线事件至关重要，而计数对于在更短的时间内获得更好的统计数据至关重要。

表1。简单比较典型的SDD和PIN探测器

	检测区域	铁55决议	检测器内部温度。	ICR (Upper Input Count Rate)限制	价格
典型的SDD	10 - 50毫米2	125 - 160年电动汽车	-20到-40°C	~ 500 kcps	更昂贵的
典型的销	5 - 15毫米2	150-220eV	-20到-40°C	~100kcps	更便宜的

一个典型的PIN探测器比较便宜，经常用于价格敏感的系统，如XRF。PIN探测器适用于多种XRF应用，包括金属和合金的测定，不需要SDD探测器提供的性能优势。

实验装置

图1描述了实验中使用的标准XRF设置，其中使用了Moxtek的TUB00083 x射线源，带有银阳极和125µm厚的铍窗。发射电流为15µA或30µA，发射电流为12kV。光源与样品之间的距离为25mm。对于每个检测器，样品与检测器之间的距离为8mm，光源前面没有过滤器。

图1所示。左边是XRF设置的草图，概述了最关键的部分。右边是一个设置的图像，可以看到包括准直器在内的所有组件。

两种XPIN探测器都有一个25µm厚的铍窗，而SDD探测器有一个12µm厚的铍窗。在x射线源上安装了一个铝套黄铜准直器。在准直器的末端放置一个银孔，以消除来自准直器的杂散铝XRF信号。

为了使检测器尽可能接近样品，没有在检测器上安装准直器。这减少了空气吸收，这是成功识别铝合金的关键条件。为了消除杂散的XRF信号，这种分析完全依赖于探测器的内部孔径。

塑料样品的XRF背景光谱如图2所示，显示了源的康普顿散射韧致辐射和康普顿散射银Lá线。来自铝、硅、磷、硫和氯的激发由银Lá线证实。没有经验的XRF算法操作员可能会将康普顿散射银Lá线混淆为XRF信号。

图2。从塑料样品中收集的光谱，显示了清洁XRF样品中的康普顿散射背景。

由于塑料中含有Cl和S, XRF信号并不完全清晰，可能有来自管准直器的Al信号和来自未知源的轻微Si峰。使用安装在管的准直器上的银孔径，背景铝信号被大大降低到图2所示的水平。

实验的程序

实验比较了SDD、XPIN6和XPIN13探测器的基本XRF性能。本实验所用各探测器的关键技术指标如表2所示。通过调制管发射电流，每个探测器在50%死区时间运行，以比较quazi归一化XRF的性能。与PIN检波器相比，SDD具有更好的技术性能。

表2。SDD、XPIN6和XPIN13探测器的功能比较

	探测器面积	铁55应用解决方案	氮60光谱计数在30秒内	死区时间	民进党峰值时间	管电流	检测器温度
SDD	20毫米2	150eV	594 k	６７％	8微秒	5微安	-45°C
XPIN6	6毫米2	165年电动汽车	229 k	52%	20微秒	5微安	-35°C
XPIN13	13毫米2	200eV	231 k	53%	20微秒	3µ	-35°C

实验结果

亚硝60由4%的硅、17%的铬、8%的锰、平衡的（约62%）铁、8.5%的镍和0.75%的钼组成。每个探测器记录了同一亚硝60样品的XRF光谱。SDD、XPIN6和XPIN13的整个频谱如图3所示，显示了所有关键元素。所有元素的Ká线分离足以清晰识别。

图3。从海军黄铜样品中采集的X射线荧光光谱超过30秒，所有主峰均已标记。计数的Y轴为对数刻度。

在分辨率较低的XPIN13中，可以观察到一些K线模糊。然而，这条线的模糊并不影响估计的元素浓度，表明XPIN13的正常功能。

通过XRF基本参数(FP)程序将从nitonic 60样品获得的光谱转换为元素浓度。当在FP程序中适当配置时，每个检测器都提供了几乎相同的结果。表3列出了每个检测器产生的浓度。最后一列提供了每个光谱中确定的x射线事件的总数。

表3。这个表格显示了三个检测器使用30秒和10秒扫描Al 6061样品的结果浓度。Mg由于计算问题被排除在外。

	如果	Cl	Cr	锰	铁	倪	铜	莫	光谱中的总计数
表列亚硝60	4％	---	17%	8%	落下帷幕。	8.5%	---	0.75
SDD-30秒	4	0.18	14.7	8．2	63.9	8．6	0．20	0.22	454k
PIN6-30秒	3.7	0.34	14.7	8．1	64.1	8．2	0.31	0.52	229 k
PIN13-30交会	4	0．10	14.5	7．8	64.9	8．5	0．10	0.16	231 k
SDD-10交会	4	0.29	14.6	8．0	64.3	8．3	0.31	0.30	198k
引脚6-10秒	3.9	0．20	14.8	8．2	63.4	7．9	0．80	0.70	76 k
PIN13-10交会	4	0.39	14.6	7．2	64.9	7．8	0.83	0.34	76 k

每个探测器分别进行30秒和10秒的XRF扫描，然后进行比较。结果表明，所有探测器都能在10秒内识别。金属和合金的亚百分比级元素识别实际上不需要SDD的较高计数率。

结论

PIN和SDD探测器都可以用来测定氮60,4%的硅是主要的测定元素。在FP程序的帮助下，元素的准确性足以识别Nitronic 60。从结果来看，PIN探测器同样适用于铝合金的识别，但比SDD探测器具有成本优势。尽管如此，根据具体需求，SDD检测器可能是一个更好的选择。

本信息来源、审查和改编自Moxtek，Inc.提供的材料。亚博网站下载

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