使用SDD, XPIN6和XPIN13识别非铝金属/合金中的海军黄铜

本文讨论了找到最佳探测器的比较研究结果，以确定在非铝金属和合金中的海军黄铜CD464。结果表明，PIN探测器和SDD检测器同样适用于几种常见的壬烃金属和合金。然而，对于这种应用，PIN检测器的较低成本和更完美的操作使其优选在SDD检测器上。

PIN和SDD检测器的比较

表1列出了典型SDD和PIN探测器的比较。典型的SDD检测器的性能优于PIN检测器。SDD探测器除了具有更好的最终能量分辨率外，还具有更大的探测面积。此外，SDD探测器在更快的峰值时间具有更低的Fe55 FWHM分辨率，与PIN探测器相比，SDD探测器的计数率大约高3倍。分辨率对于确定各种元素的x射线事件至关重要，而计数对于在更短的时间内获得更好的统计数据至关重要。

表1．典型SDD和引脚检测器之间的简要比较。

	检测区域	菲55解析度	探测器内部温度。	ICR (Upper Input Count Rate)限制	价钱
典型的SDD	10 - 50毫米2	120 - 160年电动汽车	-20到-40°C	~ 500 kcps	更贵
典型的销	5 - 15毫米2	150 - 220年电动汽车	-20到-40°C	~ 100 kcps	更便宜的

一个典型的PIN探测器比较便宜，经常用于价格敏感的系统，如XRF。PIN探测器适用于多种XRF应用，包括金属和合金的测定，不需要SDD探测器提供的性能优势。

实验装置

图1显示了本实验使用的标准XRF设置，其中使用了Moxtek的50kV, 4瓦Ultra-Lite x射线源，钨阳极和250µm铍窗口。源设置在15-20 μ A, 50kV。源与样品之间的距离为25mm，源前放置一个70µm的铜过滤器。对于每个检测器，样品与检测器之间的距离为25mm。

图1所示。左边是XRF设置的草图，概述了最关键的部分。在右侧是设置的图像，所有组件包括准直器都可以看到。

Moxtek的MXDPP-50处理探测器信号。x射线源和探测器上面有铝套黄铜准直器。为了保证XRF信号仅来自样品，需要铝套来防止来自黄铜的杂散XRF信号。来自~15keV以下源的大多数x射线都被铜滤波器消除了，在这个区域提供了更好的信噪比。然而，铜确实允许一个钨Lα线通过~8.3kV。

钨Lα线改善了镍和低Z元素的激发，也产生了非xrf峰。这个峰值可能会使缺乏经验的XRF算法操作员感到困惑。从一个干净的塑料样品的XRF光谱如图2所示，显示了康普顿散射钨Lα线和康普顿散射轫致辐射。

图2。从塑料样品收集的光谱，显示康普顿散射背景从一个干净的XRF样品。

实验的程序

实验比较了SDD、XPIN6和XPIN13探测器测定非铝合金和金属的XRF性能。本实验所用各探测器的关键技术指标如表2所示。

表2．SDD、XPIN6和XPIN13探测器的功能比较

	探测器面积	菲55FWHM解决方案	海军黄铜光谱计数30秒	死时间	民进党峰值时间	管电流	检测器温度
SDD	20毫米2	150年电动汽车	487 k	38％	8µ交会	20µ	-45°C
XPIN6	6毫米2	165年电动汽车	148 k	21％	20µ秒	20µ	-35°C.
XPIN13	13毫米2	200年电动汽车	205 k	42％	20µ秒	20µ	-35°C.

在本实验中，x射线管的设置是相同的。这就导致了探测器上不同的失效时间。正如预期的那样，与PIN探测器相比，SDD具有更好的技术性能。

实验结果

海军黄铜由<0.1％Fe，59-62％Cu，39％Zn，0.5-1.0％Sn和<0.2％Pb组成。每个检测器记录来自海军黄铜源的XRF频谱30秒。来自SDD，XPIN6和XPIN13的全光谱在图3中描绘，揭示了所有主要元素。聚焦在5和11KeV之间的区域的光谱数据如图4所示。

图3。XRF光谱采集自海军黄铜样品，超过30秒，标记了所有主要峰。计数的Y轴是对数刻度。

图4。图3所示的XRF光谱为线性y尺度，能量范围为5 - 11keV。

可以看出，所有元素的Kα线的分离是明确的，便于识别。Zn和K是有区别的_α.和铜K_ß用于SDD和PIN6。在XPIN13中，由于分辨率较低，这些线之间没有明显的区别。然而，估计的元素浓度没有受到这条线模糊的影响，表明XPIN13的功能正常。

从海军黄铜CD464样品中获取的光谱通过XRF基本参数（FP）常规进行，以将它们转换为元素浓度。每个检测器，在FP程序中正确配置时，提供几乎相同的结果。来自每个检测器的所得浓度在表3中概述3.最后一列提供在每个光谱中识别的X射线事件的总数。

表3．使用海军黄铜CD464样品的30秒和10秒扫描，三种检测器产生的浓度进行了比较。

	菲	铜	锌	Sn	Pb	光谱总计数
表格黄铜CD464	<0.1％	59-62％	b (39%)	0.5 - -1.0%	< 0.2%
SDD-30交会	0.18	58.4	40.1	0.78	0.07	487 k
PIN6-30交会	0．20	58.8	39.6	0.99	０．０５	148 k
PIN13-30交会	０．１６	58.3.	40.1	1．10	０．０５	205 k
SDD-10交会	0．15	59.1	39.6	0.76	0.04	162 k
PIN6-10交会	0.17	58.6	39.8	1.08	０．０５	54K.
PIN13-10秒	0.17	57.7	40.5	1．11	0．11	68K.

每个检测器分别进行30秒和10秒的XRF扫描，然后进行比较。结果显示，所有探测器都能在10秒内识别出。SDD的较高计数率实际上并不需要用于金属和合金的低百分比水平的元素识别。使用FP程序，每个检测器提供每个元素在1%以内或更少的元素浓度。这种精度水平足以确定海军黄铜。

结论

结果清楚地表明，PIN探测器和SDD检测器同样有效地确定几种常见的非铝金属和合金。但是，对于此应用，PIN探测器的成本较低和更完美的操作使其更好地选择SDD检测器。

这些信息来源于Moxtek, Inc.提供的材料。欧洲杯足球竞彩

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