Detektor dryfu krzemu
Detektory dryftu krzemowego ( SDD ) to detektory promieniowania rentgenowskiego stosowane w spektrometrii rentgenowskiej ( XRF i EDS ) oraz mikroskopii elektronowej . Ich główne cechy charakterystyczne w porównaniu z innymi detektorami promieniowania rentgenowskiego to:
- wysokie współczynniki zliczania
- stosunkowo wysoka rozdzielczość energetyczna (np. 125 eV dla długości fali Mn Kα)
- Chłodzenie Peltiera
Zasada działania
Podobnie jak inne półprzewodnikowe detektory promieniowania rentgenowskiego, krzemowe detektory dryfu mierzą energię nadchodzącego fotonu na podstawie ilości jonizacji wytwarzanej w materiale detektora. Ta zmienna jonizacja wytwarza zmienny ładunek, który elektronika detektora mierzy dla każdego przychodzącego fotonu. W SDD materiałem tym jest krzem o wysokiej czystości i bardzo niskim prądzie upływu. Wysoka czystość pozwala na zastosowanie Peltiera chłodzenia zamiast tradycyjnego ciekłego azotu. Główną cechą wyróżniającą SDD jest poprzeczne pole generowane przez szereg elektrod pierścieniowych, które powoduje, że nośniki ładunku „dryfują” do małej elektrody zbiorczej. Koncepcja „dryfu” SDD (która została zaimportowana z fizyki cząstek elementarnych) pozwala na znacznie wyższe szybkości zliczania w połączeniu z bardzo niską pojemnością detektora.
W starszych konstrukcjach detektorów elektroda zbiorcza jest umieszczona centralnie wraz z zewnętrznym tranzystorem FET (tranzystorem polowym ) w celu przekształcenia prądu w napięcie, a tym samym stanowi pierwszy stopień wzmocnienia. Nowsze projekty integrują FET bezpośrednio z chipem, co znacznie poprawia rozdzielczość energetyczną i przepustowość. Wynika to ze zmniejszenia pojemności między anodą a FET, co zmniejsza szum elektroniczny.
Inne projekty przesuwają anodę i FET poza napromieniowany obszar. Powoduje to nieco dłuższy czas odpowiedzi, co prowadzi do nieco niższej przepustowości (750 000 zliczeń na sekundę zamiast 1 000 000). Jednak ze względu na mniejszy rozmiar anody prowadzi to do lepszych rozdzielczości energii (do 123 eV dla długości fali Mn Kα). W połączeniu z ulepszonym lub dostosowanym przetwarzaniem sygnału możliwe jest utrzymanie krzemowego detektora dryfu do 100 000 zliczeń na sekundę.