Современное развитие энергодисперсионного анализа, страница 4

Альтернативой рентгеновским трубкам в энергодисперсионных анализаторах ранее зачастую являлись радиоизотопные источники. Несмотря на сравнительно малый выход излучения таких источников (обычно 10⁶ - 10⁷ фотон/(с×ст)), на несколько порядков уступающий выходу излучения рентгеновских трубок, их применение оказалось возможным и целесообразным благодаря высокой светосиле бездифракционных схем. Однако в настоящее время номенклатура приборов (как отечественных, так и зарубежных), содержащих в качестве источника изотопы, постоянно сокращается, что, в первую очередь обусловлено созданием стабильных малогабаритных рентгеновских трубок с питанием от аккумулятора, способных заменять изотопные источники в портативных приборах.

Кроме того, необходимо отметить, что в качестве возбуждающего излучения от изотопного источника используется основная характеристическая линия излучения изотопа. В случае, когда на одном и том же приборе необходимо вести анализ как легких, так и тяжелых элементов, возбуждение одной характеристической линией становится зачастую весьма невыгодным с энергетической точки зрения. Применение же рентгеновской трубки, спектральный состав излучения которой легко меняется путем изменения напряжения и тока трубки, позволяет для возбуждения практически любого анализируемого элемента использовать оптимальный первичный спектр.

Основной частью энергодисперсионных анализаторов, определяющих их основные аналитические характеристики, является детектор рентгеновского излучения. В настоящее время используются пропорциональные, сцинтилляционные, электролюминесцентные газовые и полупроводниковые детекторы. Подробно свойства, характеристики и особенности детекторов рентгеновского излучения описаны в работах [27, 39, 70, 71, 73, 104, 118, 131, 136] и других. Свойства электролюминесцентного газового детектора, как входящего в состав аппаратуры, использовавшейся для проведения экспериментальных исследований в рамках данной работы, описаны во второй главе.

К основным аналитическим характеристиками детекторов рентгеновского излучения следует отнести их эффективность и энергетическое разрешение.

Под эффективностью детектора обычно понимается отношение числа зарегистрированных фотонов определенной энергии к числу фотонов той же энергии, падающих на входное окно детектора, т.е. доля фотонов, вызывающих ионизацию атомов в чувствительном объеме детектора и зарегистрированных в основном пике амплитудного распределения или пике вылета [47].

Другой фундаментальной характеристикой детектора является его энергетическое разрешение, определяющее способность детектора разделять фотоны разной энергии. Проблема энергетического разрешения возникает в связи со статистическим характером процессов, ведущих к образованию электрического импульса. Из-за того, что каждый фотон определенной энергии Е производит разное число пар свободный электрон-ион в газе пропорционального и газового электролюминесцентного детекторов, электронно-дырочных пар в полупроводниковых детекторах и сцинтилляций отдельных атомов в сцинтилляторе на детекторе возникают импульсы разной амплитуды, что ведет к уширению распределения аналитической линии.

Типичные значения энергетического разрешения для различных типов детекторов приведены в таблице 1.1.

В настоящее время полупроводниковые детекторы являются наиболее совершенными детекторами рентгеновского излучения. Они представляют собой единственный широко используемый тип детектора рентгеновского излучения, позволяющий уверенно разделять аналитические линии соседних элементов, а неудобства, связанные с необходимостью использования жидкого азота преодолеваются созданием миниатюрных холодильников Пельтье, позволяющих достигать весьма низких температур при относительно небольшом энергопотреблении. Недостатком ППД является малая загрузочная способность, определяемая процессами  в чувствительной зоне ППД.

Таблица 1.1