1、PDF外文：http:/ 中文 5030 字 本科毕业设计外文资料翻译 院（系） ： 工程技术学院 专 业 ： 机械设计制造及其自动化 姓 名 ： 学号 ： 外文出处 ： NUCLEAR SCIENCE 附件 ： 1.外文资料翻译译文； 2.外文原文。 完成日期 ： 2012 年 5 月 1 日 1 基于单片阵列硅漂移探测器的 X 荧光
2、光谱仪：元素映射分析和 优化 检测结构 A. Longoni, C. Fiorini, Member, IEEE, C. Guazzoni, Member, IEEE, S. Buzzetti, Member,IEEE,M.Bellini,L. Strder, P. Lechner, A. Bjeoumikhov, and J. Kemmer 摘要 此文 提出了一种带有激光切割中心孔的单片阵列硅漂移探测器新型 X 射线荧光（ XRF）光谱仪和 展示了一些元素映射分析的应用实例。 X 射线激发光束由 检测器芯片上的中心孔 通过毛细管 X 射线透镜 聚焦在一个
3、 狭缝中。这种结构能使样品发出的荧光很大一部分被空气吸收，所以可以减小样品和检测器之间的距离。 此功能连同 SDDS 的高检出率，可以缩短元素映射的扫描时间。 展示了 新型 X 射线光谱仪在不同研究领域（从考古学到生物学）的应用实例。此外，本文还 将介绍 一种新的基于四个 SDDS 单片 环绕重心孔的 集成硅芯片 多元探测器的拓扑结构。这种四 SDDS 型 结构 通过专门设计以获取 高的的能量分辨率和峰背比。 首次应用此探测器的实验结果数据也得出了。它将配备到将来开发的 X 射线荧光光谱仪系列中。 索引 元素 映射，硅漂移探测器， X 射线荧光（ XRF）， X 射线光学， X
4、射线光谱法。 一、引言 元素 映射分析（即，检测样品中的化学元素并确定其空间分布）在从基础科学到工业技术，或是从生物学到法医调查这几个不同领域中都是一个重要的问题。这种分析是基于对 试样 正确活跃点的 X 射线荧光光谱测量。扫描电子显微镜（ SEM） 被广泛应用于元素映射分析。 样品（从所研究的试样中取得）由一个高能电子束激发，因此需金属化和在真空室中用显微镜进行分析。这种技术通常有“破坏性”的特点，它的空间分辨率在微米范围，但是 衰变电子发散 的辐射（轫致辐射）可能会损伤微量元素的检测。 另一种 元素的映射技 术是基于激发样品的加速带电粒子光束 （粒子激发 X射线荧
5、光分析技术 ） ，一般所用带电粒子是质子。所研究的样品可以在空气中不必金属化，因此它可以被认为是“无损”的检测。轫致辐射主要是由于从原子壳层加速带电粒子轰击出的电子所激发，。这种辐射影响的能量范围通常是有限的 微小 K e V。粒子激发 X 射线荧光分析技术的空间分辨率可以达到微米级，但是这种技术的主要缺点就是需要昂贵的带有粒子加速器的大型仪器设备。少数的基于 源的可移动PIXE 光谱仪在参考文献 4,5中被提出。 X 射线荧光光谱仪激发的 X 射线束本质上是无损的（即 被分析的对象可以保真空条件下测量），一个简单的伦琴管就足以激发 X 射线光束并且避免轫致辐射。然而，从 X 射线
6、管发出 的 宽带辐射会分散在检测器中，这可能会破坏微量元素检测精度。 基于 样品上的激发光束 技术 可以显着减少在检测器上的主辐射散射 。 X 荧光光谱仪的例子在参考文献 79中可见。 近期引进的硅漂移探测器（ SDD）在 XRF 领域开辟了高分辨率紧凑型光谱仪的道路，适用于实验现场的材料无损分析。在本文中，我们引入了一个全新的基于 SDDS 环形的单2 片阵列 X 射线荧光光谱法光谱仪。 图 1 X 射线荧光光谱仪的概念设计 图 1 为所提出的 X 射线光谱仪的概念设计，单独的 SDD 被布置在芯片的激光切割中心孔周围的封闭的
7、环中。微聚焦管所发出的 X 射线光束，经由多毛细管 X 射线透镜聚焦，并通过检测器中心孔到达样品。 与在文献 14中提出的光谱仪主要的新颖性是比单个毛细管透镜更好的多毛细管 X 射线透镜激发光的强度。 由于缩短了样品和检测器之间的距离， 此结构 可以吸收大部分从样品所发出的荧光，所以减少了空气对荧光的吸收。有以上这些特点的高检出率 SDDS 使得元素映射分析在很短的时间内可以实现，因此所提出的 XRF 光谱仪 在很多方面 很好的替代了扫描电镜显 微镜（ SEM）和质子诱发 X 射线发射法（ PIXE），虽然只有比较有限的空间分辨率（几十微米级）。如果需要可移动的现场应用实施仪器，光谱仪的检测头
8、也能很容易地在测量中用 X 射线微光束来同步加速器光源。 第二部分介绍新光谱仪的结构和性能，第三部分提出了光谱仪在不同领域的应用实例，比如考古学，生物学。 第四章介绍了一种新的基于四 SDDS 围绕中心孔结构的多元探测器，在硅芯片上的它们都是单片集成的。每个 SDDS 的拓扑结构都被优化为具有非常高的探测器能量分辨率和峰背比，这也优化了芯片的元素分析映射应用。 该探测器的首次 实验结果 也在实验中得出 。 该探测器已经在 Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN)实验中被开发为FELIX（ X 射线光谱快速元件成像）的框架。 二、 X 射线荧光光谱仪元素映射 图 2 示出了所提出的元素映射光谱仪的设置。微聚 X 射线发生器耦合到 X 光透镜 将主光束聚焦于样品。 检测模块室布置着 12 个用珀尔帖元件冷却的独立 SDDS 的一个环形的单片阵列，探测器被封装在一个充满氮气密封空间里并配备两个窗口来防止被珀尔帖元件冷却凝结。X-Y 扫描系统（图中不显示比例）负责控制样品的运动，定制设计的电子（未示出）读出和处理从探测器接收的信号。在主机 PC 上安装了一个专门的软件， 它控制光谱的采集，对 样本的 X-Y 扫描，还有数据存储和处理。
