Кремниевый дрейфовый детектор

Кремниевые дрейфовые детекторы ( SDD ) — это детекторы рентгеновского излучения, используемые в рентгеновской спектрометрии ( XRF и EDS ) и электронной микроскопии . Их основные характеристики по сравнению с другими рентгеновскими детекторами:

• высокие показатели подсчета
• сравнительно высокое энергетическое разрешение (например, 125 эВ для длины волны Mn Kα)
• охлаждение Пельтье

Как и другие твердотельные рентгеновские детекторы, кремниевые дрейфовые детекторы измеряют энергию входящего фотона по величине ионизации, которую он производит в материале детектора. Эта переменная ионизация создает переменный заряд, который электроника детектора измеряет для каждого входящего фотона. ^[1] В SDD этот материал представляет собой кремний высокой чистоты с очень низким током утечки. Высокая чистота позволяет использовать охлаждение Пельтье вместо традиционного жидкого азота. Главной отличительной особенностью SDD является поперечное поле, создаваемое серией кольцевых электродов, которое заставляет носители заряда «дрейфовать» к небольшому собирающему электроду. Концепция «дрейфа» SDD (которая была заимствована из физики элементарных частиц) позволяет значительно повысить скорость счета в сочетании с очень низкой емкостью детектора.

В более старых конструкциях детекторов собирающий электрод расположен в центре с внешним FET ( полевым транзистором ) для преобразования тока в напряжение и, таким образом, представляет собой первый этап усиления. Более новые конструкции интегрируют FET непосредственно в чип, что значительно улучшает энергетическое разрешение и пропускную способность. Это происходит из-за уменьшения емкости между анодом и FET, что снижает электронный шум.

Другие конструкции перемещают анод и полевой транзистор за пределы облучаемой области. Это приводит к немного большему времени отклика, что приводит к немного меньшей пропускной способности (750 000 отсчетов в секунду вместо 1 000 000). Однако из-за меньшего размера анода это приводит к лучшему разрешению по энергии (до 123 эВ для длины волны Mn Kα). В сочетании с улучшенной или адаптированной обработкой сигнала можно поддерживать энергетическое разрешение кремниевого дрейфового детектора до 100 000 отсчетов в секунду. ^{[2] [3]}