X射线荧光光谱法(18)
2 X射线荧光光谱仪与测定条件-11 2.4.2 探测器的构造
① 闪烁计数器
闪烁计数器由闪烁体和光电倍增管组成。闪烁体一般采用微量铊激活的NaI单晶。入射X射线(光子)转变成闪烁光子(能量约3eV(410nm)的蓝光)而射到光电倍增管上。
光电倍增管由光阴极和十级左右的打拿极(次阴极)以及阳极组成。位于与闪烁体相接的光电倍增管入射窗附近的光阴极也叫做光电面。蓝光射到光电面时,放射出光电子,这种光电子打到第一级次阴极上就产生出加倍的二次电子,通过以后各级次阴极,电子流约增加到16倍,最后在阳极上产生电脉冲。
图2-11示出SC的构造。闪烁体[NaI(Tl)]约2mm厚。X射线入射窗是用金属铍,与光电倍增管相接的一面是玻璃做成的,起遮挡外部光线和湿气的作用。光电倍增管也用锰游合金(Mu-momal,一种铁镍铜锰磁性合金,具有高电阻和高导磁率)覆盖,以防外部光线进入,使光电子免受外界磁场的影响。光电倍增管的阳极和阴极之间外加电压力700~1000 V。
闪烁体的光子总产额与X射线光子的能量成正比。也就是说,闪烁体可能进行能量甄别,不过其能量分辨率不如正比计数器。另外,噪音较高,波长大于0.3nm则信号与噪音的脉冲高度相差无几,两者很难分开。因此,实际中可用的波长范围是0.02~0.3nm。
图2-11 闪烁计数器构造 ②正比计数器
正比计数器有流气式正比计数器(F-PC)和封闭式正比计数器(S-PC)两种。F-PC是让探测器气体流动,可以用能更换的薄膜作窗材。S-PC则是将气体密封,所以采用金属(铝箔或铍箔)或云母片等。这两种探测器尽管有这样的差别,但探测X射线的原理均相同。所以在此主要说明F-PC。
图2-12表示F-PC的构造,窗材使用对软X射线透射率大的聚丙烯膜或聚脂膜(1μm或6μm厚)。该膜的内侧真空喷镀有20nm左右的铝,可防止电场的紊乱。
工作气体有P-10气体(90%Ar十10%CH4混合气体)和P-20气体(He十CO2混合气体)等几种。阳极丝(一般直径为25—100μm),也叫芯线。X射线光子入射时,跟氩原子作用,夺去其最外层电子,产生氩阳离子。这就是射线的电离作用。由此产生的电子和阳离子叫做离子对。
图2-12 流气式正比计数器构造