نظام الكشف X-123SDD

يعد جهاز X-123SDD حلاً متكاملاً لكشف الأشعة السينية مع كاشف انجراف السيليكون في حزمة صغيرة الحجم تناسب يدك.

بدون استخدام النيتروجين السائل

الشكل 1 جهاز قياس الطيف X-123SDD.

يتضمن X-123SDD

كاشف انجراف السيليكون (SDD) ومضخم الصوت المسبق
معالج ومحلل النبضات الرقمية
مزود الطاقة والبرمجيات المتوافقة مع جهاز الكمبيوتر الخاص بك

المزايا

تماسك النظام
سهولة الاستخدام
الحجم الصغير (7 × 10 × 2.5 سم)
استهلاك منخفض للطاقة (2.5 واط)
خفيف الوزن (180 جرام)
موصلات USB وRS232 وEthernet

طلب

تحليل الفلورسنت بالأشعة السينية (XRF)
الامتثال لمعايير RoHS/WEE للأجهزة
السيطرة على العمليات التكنولوجية
الفن والآثار

كاشف

كاشف انجراف السيليكون (SDD) للكشف عن الأشعة السينية
تبريد حراري كهربائي على مرحلتين
المساحة: 25 مم2
السمك: 500 ميكرون
مُحدِّد متعدد الطبقات

الخصائص العامة

الدقة: 125-140 كيلو فولت، FWHM عند 5.9 كيلو فولت
نطاق الطاقة الأمثل: من 1 كيلو فولت إلى 40 كيلو فولت
الحد الأقصى لمعدل العد: ما يصل إلى 5.6 × 105 حدثًا في الثانية

إن جهاز X-123SDD هو نتيجة 15 عامًا من تطوير أجهزة الكشف بالأشعة السينية بواسطة شركة Amptek. كانت فلسفة الشركة دائمًا هي إنتاج أجهزة كشف صغيرة الحجم ومنخفضة استهلاك الطاقة وعالية الأداء وسهلة التشغيل. يعد جهاز X-123SDD مثالاً على هذه الفلسفة وهو عبارة عن مزيج من جهاز الكشف بالأشعة السينية XR-100SDD للانجراف السليكوني ومضخمه المسبق الحساس للشحنة؛ ومعالج النبضات الرقمية DP5، وMCA، والبرمجيات، ومصدر الطاقة PC5 في غلاف واحد. وكل هذا يتطلب فقط +5 فولت تيار مستمر والاتصال بجهاز كمبيوتر عبر USB أو RS232 أو Ethernet.

sdd_12

الشكل 2 طيف 55Fe تم الحصول عليه باستخدام كاشف انجراف السيليكون (SDD).

وصف

يجمع جهاز X-123SDD بين مكونات مطياف الأشعة السينية عالية الجودة من Amptek في حزمة واحدة: (1) كاشف الأشعة السينية XR-100SDD مع مكبر مسبق، (2) معالج نبضات رقمي DP5 مع MCA، و(3) مصدر طاقة PC5. والنتيجة هي نظام كامل يناسب يدك دون التضحية بالأداء. يتطلب جهاز X-123SDD فقط +5VAC واتصال كمبيوتر قياسي للعمل. مع جهاز X-123، يمكن لأي شخص الحصول بسرعة على أطياف الأشعة السينية عالية الجودة.

يستخدم X-123SDD كاشف انجراف السيليكون (SDD) مشابهًا للثنائي الضوئي Si-PIN، ولكن بهيكل قطب كهربائي فريد يوفر دقة أفضل وسرعة عد. يتم تثبيت SDD على مبرد حراري كهربائي مع ترانزستور تأثير المجال المدخل ومتصل بمضخم مسبق حساس للشحنة. يقلل التبريد الحراري الكهربائي من مستوى الضوضاء الكهربائية في الكاشف والمضخم المسبق، ولكن في نفس الوقت يظل التبريد مفتوحًا ومفهومًا للمستخدم: فهو يعمل مثل نظام تكييف الهواء التقليدي.

معالج النبضات DP5 هو معالج نبضات رقمي من الجيل الثاني يحل محل كل من مكبر الإشارة ومحلل القنوات المتعددة (MCA) الموجودين في أنظمة مماثلة. يوفر استخدام التكنولوجيا الرقمية تحسينات في المعلمات الرئيسية التالية: (1) أداء أفضل، مثل الدقة الأفضل ومعدل العد الأعلى؛ (2) مرونة ممتازة في تكوين الإعدادات المحددة عبر البرنامج؛ (3) تحسين الاستقرار وقابلية إعادة إنتاج النتائج. يقوم معالج النبضات الرقمي بتحويل إشارة الخرج من مكبر الصوت المسبق إلى رقمية باستخدام معالجة الإشارات الرقمية في الوقت الفعلي، ويكتشف سعة الذروة ويجمع هذه القيم في مخططات الذاكرة، مما يؤدي إلى توليد طيف طاقة. ثم يتم نقل الطيف إلى جهاز الكمبيوتر الخاص بالمستخدم. يوفر PC5 الطاقة للكاشف، والجهد المنخفض لمكبرات الصوت المسبقة والجهد العالي للتحيز للكاشف، ويشغل التبريد الحراري الكهربائي، والذي يوفر تحكمًا مغلق الحلقة مع أقصى فرق في درجة الحرارة يبلغ 85 درجة مئوية. يتم التحكم في كل هذا بواسطة البرنامج المقدم. يتم تشغيل X-123SDD بجهد +5 فولت مع تيار يبلغ حوالي 300 مللي أمبير.

يوجد النظام بأكمله في غلاف من الألومنيوم بقياس 7 × 10 × 2.5 سم 3. يتم تثبيت الكاشف على كابل تمديد يتراوح طوله من 0 إلى 22.86 سم (تتوفر حواف مفرغة). في التكوين القياسي، هناك حاجة إلى اتصالين فقط: مصدر طاقة (+5 فولت) واتصال كمبيوتر شخصي (USB أو RS232 أو Ethernet). تتوفر أيضًا العديد من المدخلات والمخرجات الإضافية إذا تم دمج X123 مع معدات أخرى. يتضمن ذلك سلسلة محلل متعدد القنوات وذاكرة إشارة انتقائية والتحكم في الوقت ومحلل أحادي القناة. يأتي X-123SDD كاملاً مع برنامج اكتساب البيانات والتحكم. كما يتضمن واجهة برمجة تطبيقات DLL (API) لدمج الوحدة مع برنامج مخصص. يمكن إضافة برنامج لتحليل طيف الأشعة السينية وأجهزة الفراغ والعديد من خيارات التجميع والتركيب وأنابيب الأشعة السينية بشكل اختياري لإنشاء نظام XRF مدمج كامل.

x123sdd_1

الشكل 3 مخطط كتلة X-123SDD ومخطط التوصيل.

خصائص X-123SDD

عام

دقة الطاقة

125 - 140 إلكترون فولت (العرض الكامل عند نصف الحد الأقصى) عند 5.9 كيلو فولت. يعتمد على وقت الذروة ودرجة الحرارة.

مستوى الضوضاء الكهربائية

73 إلكترون فولت (العرض عند نصف الحد الأقصى)

نسبة الإشارة إلى الضوضاء

20,000:1 (نسبة العد من 5.9 كيلو فولت إلى 1 كيلو فولت)

نطاق الطاقة

كفاءة >25% للأشعة السينية ذات الطاقات من 1 إلى 25 كيلو فولت. يمكن تشغيلها خارج هذا النطاق، ولكن بكفاءة أقل.

الحد الأقصى لسرعة العد

يعتمد ذلك على وقت الذروة. يتم عرض المعلمات الموصى بها في الجدول أدناه:

وقت الذروة DP5 (ميكروثانية)	9.6	4.8	2.4	0.8
زمن التكوين (ميكروثانية)	4.4	2.2	1.0	0.4
السرعة القصوى الموصى بها	4.9 × 10 ⁴	1.0 × 10 ⁵	1.9 × 10 ⁵	5.6 × 10 ⁵
الدقة النموذجية (eV FWHM عند 5.9 keV)	130	135	140	155

الكاشف والمضخم المسبق

نوع الكاشف

كاشف انجراف السيليكون (SDD)

منطقة الكاشف

25 مم2 (مساحة الموجه 17 مم2)

سمك الكاشف

500 ميكرون

سمك النافذة

0.5 مل (12.5 ميكرومتر)

الموازاة

متعدد الطبقات

التبريد الحراري الكهربائي

مرحلتان (ΔTmax=85°)

نوع مكبر الصوت المسبق

حساس للشحن، من إنتاج شركة Amptek.

نسبة تحويل مكبر الصوت المسبق

1 م فولت/كيلو فولت (نموذجي)

معالج النبضات الرقمية (DPP)

يكسب

يوفر الجمع بين المكسب الخشن والناعم مكسبًا مستمرًا من 0.84 إلى 127.5

تضخيم تقريبي

برنامج يمكن اختياره من 1.12 إلى 102.0 في 16 خطوة:

1.12، 2.49، 3.78، 5.26، 6.56، 8.39، 10.10، 11.31،

14.56، 17.77، 22.42، 30.83، 38.18، 47.47، 66.26، 102.0

تعزيز دقيق

برنامج قابل للاختيار من 0.75 إلى 1.25، بدقة 10 بت.

الحجم الكامل

نبضة إدخال 1000 مللي فولت عند مكسب X1

استقرار

<20 جزء في المليون/درجة مئوية (نموذجي)

شكل النبض

شبه منحرف (مضخم شبه غاوسي مع وقت تشكيل t له وقت ذروة 2.2t ويمكن مقارنته بشكل شبه منحرف له نفس وقت الذروة)

تردد ساعة ADC

من 20 إلى 80 ميجا هرتز

وقت الذروة

30 قيمة مختلفة قابلة للاختيار من خلال البرنامج من 0.2 إلى 102 ميكروثانية، تتوافق مع أوقات التشكيل شبه الغاوسي من 0.1 إلى 45 ميكروثانية.

هضبة

16 قيمة قابلة للاختيار بواسطة البرنامج لكل وقت ذروة (يعتمد على وقت الذروة)، >0.05 ميكروثانية.

استعادة

غير متماثل، 16 معدلات التفاف قابلة للاختيار بواسطة البرنامج.

وقت حل النبضتين

120 نانو ثانية

الوقت الميت

1.05 وقت الذروة. لا يوجد وقت للتحويل.

الحد الأقصى لسرعة العد

4x10 ⁶ ثانية-1

ضبط الوقت الميت

ضبط يدوي. دقة تصل إلى 1%.

خيارات اختيار النبض

رفض التداخل، والفرز حسب وقت الارتفاع، والمرور

محلل متعدد القنوات (MCA)

عدد القنوات

يمكن اختيار البرامج: 8000؛ 4000؛ 2000؛ 1000؛ 500؛ أو 250 قناة

بايتات لكل قناة

3 بايت (24 بت) - 16.7 × 106 إشارة

ساعات العمل

من 10 مللي ثانية إلى 466 يومًا

وقت نقل البيانات

1000 قناة في 12 مللي ثانية (USB) أو 280 مللي ثانية (RS-232)

وقت التحويل

مفتقد

الإعداد المسبق

الوقت، العدد الإجمالي للفواتير، عدد الفواتير لكل منطقة استثمار، عدد الفواتير المرسلة عبر قناة واحدة

قاعدة زمنية MCS

من 10 مللي ثانية/قناة إلى 300 ثانية/قناة

ضوابط MCA الخارجية

الإدخال: يتم تمرير النبضة فقط عندما يسمح النظام المنطقي الخارجي بالمرور. يتم التحكم فيه بواسطة البرنامج.

قنوات الإدخال والإخراج المساعدة

محلل القناة الفردية (SCA)

8 إس سي إيه

المخرجات الرقمية

مخرجان مستقلان مع 8 إعدادات قابلة للبرمجة: INCOMING_COUNT، PILEUP، MCS_TIMEBASE، وما إلى ذلك.

المدخلات الرقمية

مدخلين مستقلين، يمكن اختيارهما من خلال البرنامج

بوابة MCA، العداد الخارجي

إدخال/إخراج

خطان شائعان للإدخال والإخراج لتطبيق المستخدم

الذبذبات الرقمية

يتم عرض بيانات الذبذبات على الكمبيوتر. يختار البرنامج ما إذا كان سيتم عرض شكل إشارة الخرج أو إشارة الإدخال إلى المحول التناظري الرقمي وما إلى ذلك. يتم استخدامها لتصحيح أخطاء المعدات.

الموصلات

USB

USB 2.0 (12 ميجابايت في الثانية)

مسلسل

معيار RS232

إيثرنت

10 قاعدة-T

تَغذِيَة

المدخلات الإسمية

+5 فولت تيار مستمر عند 500 مللي أمبير (2.5 واط) (نموذجي). يعتمد التيار بشكل كبير على ΔT الخاص بالكاشف. يتراوح النطاق بين 300 إلى 800 مللي أمبير عند 5 فولت تيار مستمر. محول التيار المتردد متضمن.

نطاق جهد الإدخال

من 4 فولت إلى 5.5 فولت (عند تيارات 0.4 - 0.7 أمبير)

بداية عملية التحول

2 أمبير لـ <100 ميكروثانية

الجهد العالي

مضاعف داخلي يتم التحكم فيه بواسطة البرنامج من -95 إلى -1500 فولت

مصدر طاقة التبريد

وحدة التحكم في التغذية الراجعة ΔTmax = 85 درجة مئوية

الأبعاد الكلية

أبعاد

7 × 10 × 2.5 سم، باستثناء الامتداد

طول التمديد

3.8 سم

وزن

180 جرام

عام

درجة حرارة التشغيل

من -20% مئوية إلى +50% مئوية

يضمن

سنة واحدة

متوسط وقت الخدمة

5 - 10 سنوات، حسب الاستخدام

التخزين والنقل

مدة صلاحية طويلة: أكثر من 10 سنوات في بيئة جافة

التخزين والنقل النموذجي: من -20 درجة مئوية إلى +50 درجة مئوية، رطوبة من 10 إلى 90% بدون تكاثف

مراسلة

متوافق مع RoHS

شهادة TUV

رقم الشهادة:CU 72101153 01

تم اختباره وفقًا لـ: UL 61010-1: 2009 R10.08

CAN/CSA-C22.2 61010-1-04 + Gi1

الموصلات

USB

موصل USB Mini القياسي. (X-123SDD لا يعمل عبر USB.)

RS232

مقبس سماعة رأس قياسي مقاس 2.5 ملم.

طرفإرساللجهاز الكمبيوتراستقبال دبوس DB9 رقم 2 (إلى دبوس DB25 رقم 3)حلقةاستقباللجهاز الكمبيوترارسال دبوس DB9 رقم 3 (إلى دبوس DB25 رقم 2)غلافأرضيلجهاز الكمبيوترارسال دبوس DB9 رقم 5 (إلى دبوس DB25 رقم 7)

إيثرنت

موصل إيثرنت القياسي (RJ-45)

تَغذِيَة

Hirose MQ172-3PA (55)، اقتران القابس: MQ172-3SA-CV

مساعد

2x8 16 سنًا مقاس 2 مم (رقم قطعة Samtec ASP-135096-01). متوافق مع رقم قطعة Samtec TCMD-08-S-XX.XX-01. جهات اتصال فردية في الصف العلوي، وجهات اتصال زوجية في الصف السفلي. جهة اتصال علوية يمنى = 1، جهة اتصال سفلية يمنى = 2.

دبوس #	اسم	دبوس #	اسم
1	إس سي أيه 1	2	إس سي أيه 2
3	إس سي أيه 3	4	إس سي أيه 4
5	إس سي إيه 5	6	إس سي أيه 6
7	إس سي أيه 7	8	إس سي أيه 8
9	مدخل مساعد رقم 1	10	مخرج مساعد رقم 1
11	مدخل مساعد رقم 2	12	مخرج مساعد رقم 2
13	اي او 2	14	اي او 3
15	أرضي	16	أرضي

واجهة البرنامج

مركز دبي المالي العالمي

يمكن التحكم في X-123SDD من خلال شاشة Amptek DPPMCA والبرنامج المخصص. يتحكم هذا البرنامج في X-123 ويقوم بتكوينه بالكامل، ويحصل على البيانات ويعرضها. وهو يدعم منطقة الاهتمام والمعايرة والبحث عن الذروة وما إلى ذلك. يتضمن برنامج DPPMCA واجهة لتحليل XRF وحزمة برامج. وهو يعمل بنظام التشغيل Windows XP PRO SP3 أو أحدث.

مجموعة أدوات تطوير البرامج

يأتي جهاز X-123SDD مزودًا بمجموعة أدوات تطوير برمجية مجانية (SDK). يمكن للمستخدم استخدام هذه المجموعة لكتابة التعليمات البرمجية الخاصة به للتحكم في جهاز X-123SDD لحل مشكلاته الخاصة.

برنامج VB التجريبي

يعمل برنامج VB التجريبي على جهاز كمبيوتر شخصي ويسمح للمستخدم بتكوين X-123SDD وبدء وإيقاف جمع البيانات وحفظ ملفات البيانات. يأتي البرنامج مع كود المصدر ويمكن للمستخدم تعديله. يهدف هذا البرنامج إلى توضيح كيفية التحكم في X-123SDD يدويًا أو عبر واجهة USB أو RS-232 باستخدام الأوامر الأساسية دون مجموعة أدوات تطوير برمجيات. هذا مطلوب في المقام الأول عند كتابة برامج لمنصات غير Windows.

خيار

تتوفر سماكات أخرى لنافذة البريليوم بناءً على طلب خاص (0.3 مل - 7.5 ميكرومتر).
مجموعة من المقارنات للعمل مع التدفقات الكبيرة.
معدات الفراغ
يمكن استخدامه كمكون لأنظمة OEM

x123_h

الشكل 4 X-123SDD في الإصدارات الممتدة.

صانع المعدات الأصلية 18

الشكل 5 X-123 مع مكبر الصوت المسبق PA-230 في العلبة. هذا الخيار مشابه لكاشف X-123 نفسه، باستثناء أن الكاشف/مكبر الصوت المسبق يتم إزالته من علبة الإلكترونيات وتوصيله بها عبر كابل مرن.

العمل في الفراغ

يمكن تشغيل X-123SDD في الهواء والفراغ عند ضغوط تصل إلى 10-8 تور. هناك خياران لتشغيل X-123SDD في الفراغ: 1) يمكن وضع كاشف X-123SDD بالكامل ومكبر الصوت المسبق داخل الحجرة. لتجنب ارتفاع درجة الحرارة وتبديد 1 وات من الطاقة المطلوبة لتشغيل X-123SDD، يجب ضمان التوصيل الحراري الجيد لجدران الحجرة باستخدام أربع فتحات للتثبيت. 2) يمكن وضع X-123SDD خارج حجرة التفريغ، يتم استخدام منفذ ConFlat القياسي للكشف عن الأشعة السينية في الحجرة.

معلومات إضافية عن النظام

الشكل 6 رسم بياني للدقة مقابل وقت الذروة لكاشف الانجراف السيليكوني (SDD).

الشكل 7 اعتماد الدقة على وقت التكوين/وقت الذروة لكاشف Si-PIN وSDD.

الشكل 8 الدقة مقابل معدل العد لأوقات الذروة المختلفة.

الشكل 9 طيف 55Fe من 4 ملايين قياس تم الحصول عليها باستخدام كاشف الانجراف السيليكوني (SDD).

sdd_9

الشكل 10 رسم بياني للدقة مقابل الطاقة لأوقات الذروة المختلفة التي تم الحصول عليها باستخدام كاشف انجراف السيليكون (SDD).

sdd_15

الشكل 11 يجمع الشكل بين تأثير نفاذية زجاج البريليوم (بما في ذلك الطبقة الواقية) والتفاعل مع كاشف SDD. يتم تحديد المنطقة ذات الطاقة المنخفضة على الرسم البياني من خلال سمك زجاج البريليوم - 0.3 مل (8 ميكرومتر) أو 0.5 مل (12.5 ميكرومتر)، بينما تتميز المنطقة ذات الطاقة العالية بسمك المنطقة النشطة لكاشف SDD.

الأطياف الإضافية