GB T 13179-2008 硅(锂)X射线探测器系统.pdf

1、ICS：27120F 88 a园中华人民共和国国家标准GBT 131792008代替GBT 13179 1991硅(锂)X射线探测器系统20080702发布Si(Li)X-ray detector system2009-04-01实施宰瞀粥紫瓣警辫赞星发布中国国家标准化管理委员会仪19GBT 131792008目 次前言”1范围-2规范性引用文件-3术语和定义以及符号4产品分类-”5技术要求6试验方法7检验规则8标识、包装、运输、贮存一附录A(资料性附录)从x能量分辨率计算电噪声近似值的方法参考文献端帽尺寸图总体外型结构图被测特性的基本测量系统-典型的噪声测量脉冲幅度谱用示波器和均方根电压表测

2、噪声的测量系统线性的测量和表示t温度效应的测量系统(以能谱仪为例)t硅(锂)x射线探测器系统产品规格表(真空)冷室及端帽分类不同灵敏面积探测器的峰谷比要求参考条件和标准试验条件测量常用放射源检验项目分类及要求抽样方案表，【1113565689457893445660661234567l234567图图图图图图图表表表表表表表刖 置GBT 131792008本标准参照了IEC 60759：1983半导体x射线能谱仪标准测试程序。本标准代替GBT 13179-1991硅(锂)x射线探测器系统。本标准与GBT 13179 1991相比主要差异如下：增加了“硅(锂)X射线探测器系统”和“峰谷比”等19

3、个术语以及“Co等12个符号(见本标准第3章)；产品的特征代号增加了两位表示灵敏体直径(见本标准的41)；在表1“硅(锂)X射线探测器系统产品规格表”中，增加了一栏灵敏直径的条目(见本标准的42)；表1中的能量分辨率每档均降低5 eV(见本标准的42)；充实了试验方法的内容(见本标准第6章)。本标准附录A为资料性附录。本标准由中国核工业集团公司提出。本标准由全国核仪器仪表标准化技术委员会归口。本标准起草单位：中核(北京)核仪器厂。本标准主要起草人：殷国利。本标准所替代标准的历次版本发布情况为：GBT 131791991。硅(锂)x射线探测器系统GBT 13179-20081范围本标准规定了硅(

4、锂)x射线探测器系统的产品分类、技术要求、试验方法和检测规则等。本标准适用于带有液氮贮存容器的室内用硅(锂)x射线探测器系统，但不适用于扫描电镜的、便携式或非液氮冷却硅(锂)x射线探测器系统。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GBT 49606核科学技术术语核仪器仪表GBT 10257 2001 核仪器和核辐射探测器质量检验规则3术语和定义以及符号31术语和定义

5、GBT 49606确立的以及下列术语和定义适用于本标准。311硅(锂)探测器Si(Li)detector通常利用核辐射在半导体中产生的过剩自由电荷载流子的运动来探测入射辐射的探测器。注：本标准中的术语“探测器”若无特别说明均指硅锂Si(Li)x射线探测器。312(探测器的)铍窗Be window(of detector)探测器中便于让被测辐射穿透过去的部分。313真空保温液氮容器(杜瓦瓶)Dewar用来冷却半导体探测器的液氮(LN。)真空容器。314能量分辨率energy resolution(of semiconductor detector)半导体探测器对能谱的半高宽(FWHM)的贡献(包

6、括探测器的漏电流噪声)，通常用能量单位表示。315半高宽(FwHM)full width at half maximum(FWHM)在单峰构成的分布曲线上，峰值一半处，曲线上两点的横坐标间的距离。注：如果该曲线由几个峰组成，则每个峰都有一个半高宽。316十分之一高宽(FwlM) full width at tenth maximum(FWTM)在单峰构成的分布曲线上，峰值十分之一处，曲线上两点横坐标问的距离。317峰谷比peak to valley ratio给定的两个谱峰间的峰谷比是较大峰的高度与两峰间谷的最小高度之比。】GBT 131792008318峰尾比peak to tail rat

7、io对于55Fe标准源在59 keV峰位处计数与54 keV、45 keY和1 keV能量处的平均计数之比值。319硅(锂)x射线探测器系统Si(Li)XRay detector system利用对x射线灵敏的半导体探测器产生与x射线能量成正比的电信号(电子一空穴对的数目)的原理以测量x射线的系统。它通常由半导体x射线探测器、低噪声前置放大器和低温真空装置三部分组成，以下简称探测器系统。3110硅(锂)x射线能谱仪Si(Li)X-ray energy spectrometer由探测器系统、探测器偏压电源、主放大器和多道分析器(包括计算机化的多道分析器)组成以测量x射线能量分布的仪器(以下简称能

8、谱仪)。3111主放大器(成形放大器)main amplifier(shaping amplifier)在放大器系统中，跟在前置放大器之后且包含有脉冲成形网络的放大器。3112成形网络shaping network由(一个或几个微分器组成的)高通网络和(几个积分器组成的)低通网络组成的网络。它可以减少(改变)前置放大器输出的脉冲宽度，从而提高其时间分辨率和信号噪声比。3113多道分析器(MCA)multi-channel analyzer(MCA)多于一道的分析器，通常包含有足够多的道数。按照输入信号的一个或多个特性(幅度、时间等)对信号进行分类计数，从而测定其分布函数。3114谱线spect

9、rum line表示一个入射辐射特性的谱的尖峰部分，通常是指单能辐射的全能峰。3115(单能峰的)尾tail(of mono-energetic spectral peak)由待测的单能辐射引起的而又不遵守全能峰谱形(准高斯形)限制的任何峰形畸变。3116峰位peak position在脉冲幅度谱中一个峰(谱线)的矩心处的能量或等效量。3117积分非线性(INL)integral non-linearity(INL)以最大额定输出脉冲幅度(或多道分析器道数)的百分数表示的、实际响应曲线与理想响应直线间的最大偏差。3118噪声线宽noise line-width噪声对谱峰宽度的贡献。3119(半

10、导体x射线能谱仪的)标准工作轴线 standard working axis(of semiconductor X-ray energyspectrometer)通过探测器入射窗中心，且垂直于入射窗的一条直线。2GBT 1317920083120工作距离 working distancex射线放射源与探测器(人射)最外层窗之间沿标准工作轴线的距离。32符号本章列出与探测器系统和能谱仪有关的符号，但不包括第3章中已定义的符号和第6章的公式中将说明的符号：C。测量时脉冲产生器与电路耦合用的校准电容；Cf前置放大器积分环中的反馈电容；e。均方根噪声电压；EF 对应能谱仪最大能量；m一多道分析器所测能

11、谱的道(道址)；m，多道分析器所测能谱的峰位道(或最高计数道)；N。多道分析器所测能谱中m道的计数；N，一一多道分析器所测能谱中峰位道m，的计数；R一能量分辨率；R， 前置放大器中用于释放Cr上的电荷以免前置放大器工作点超出动态范围的电阻；V；脉冲产生器加在C。上的电压；Z。特性阻抗；一与x射线光子相对应的特征波长；r时间常数。4产品分类41产品型号与标记产品标记由产品型号及特征代号组成。411产品型号为射线探测器系统漂移型412型号后的特征代号由三组数字组成，其顺序及含义为表示冷室和端帽形式表示灵敏面积直径表示能量分辩率GBT 13179200842产品规格421产品规格按灵敏面积及能量分辨

12、率划分见表1。表1 硅(锂)x射线探测器系统产品规格表标 记 灵敏面积mm2 灵敏直径ram 能量分辨率5eVGL2X一155一0124一X X 12 4 R155GL2X一1600124一X 12 4 155140：150与80 120：1200 70：1529其他要求其他要求如下：a)铍窗直径应大于探测器灵敏面直径；b)铍窗表面不得涂有其他材料或留有胶丝；c)各连接处螺钉必须齐全、固紧；d)前置放大器上各插座必须安装牢固并标有用途；e)应配有温度传感器，以便与液氮水平监测器连接使用。当探测器升温时，能自动切断偏压，保护探测器不致损坏。6试验方法61测量条件611环境条件测量应在参考条件或标

13、准试验条件下进行；在对环境条件不产生异议时，也可在正常大气条件下进行。测量电源变化影响或温度效应时，仅该影响量在给定范围变化，其他条件仍保持在参考条件或标准试验条件下。参考条件、标准试验条件和正常大气条件见表4。表4参考条件和标准试验条件影响量 参考条件 标准试验条件 正常大气条件环境温度 20 1822 1535相对湿度 65 5075 4575大气压强kPa 1013 86106 86106交流供电电压V UN U。(1土1)交流供电频率Hz 50b 50(1土1)交流供电波形 正弦波 波形总畸变100式中：lm。m。中绝对值的最大值。6822能谱仪能谱仪温度系数的测量采用与6821相同的

14、方法，但在测量过程中不调节主放大器和多道分析器的增益。69长时间不稳定性被测对象长时间不稳定性的测量系统和测量程序与68基本相同，只是测量系统置于标准试验条件下，在系统通电预热后测量第一个数据7n。，接着每隔1 h测量一个数据m。，直到规定的长期工作时间(例如8 h或24 h)为止。系统的长时问不稳定性Js。按式(16)计算：娼，一生堕二堡型l!mPt0100 (16)当测量探测器系统的长时问不稳定性时，每测量一个数据m。前，应通过精密脉冲产生器调整主放大器和多道分析器的增益，使其不随时间变化，以避免它们对探测器系统长时间不稳定性的影响。610液氮消耗量测量利用磅秤称量系统的液氮消耗量。每隔2

15、4 h测量一次系统总重量。以相邻的两次测量值之差为一天液氮消耗量数据。连续测得五组数据，以其平均值作为该系统的液氮消耗量。611 运输试验(运输台)将按82中规定包装好的系统置于运输台上，用绳子固定牢。相当于在二级公路上，以25 kmh40 kmh的车速行驶，行驶距离为150 km350 km。7检验规则除本标准规定的具体要求外，按GBT 10257中的有关规定进行检验。71检验的分类与检验项目的分组检验的分类与检验项目分组见表6。72鉴定检验721 鉴定检验的实施与要求见GBT 10257 2001中631的有关规定。批量小于280个时，抽样方案见表7。当不合格品超过合格判定数而低于不合格判

16、定数时，应采用表7所示的第二次抽样。722鉴定检验的项目及要求见表6。1 5GBT 131792008表6检验项目分类及要求组 序 鉴定 质量一致 交收 抽样方案 检查别 号检验项目 AQL检验性检验 检验 及严格性 水平1 外形、尺寸、外观2 能量分辨率 全检剔A 除不合3 液氨消耗量格品4 峰尾比一次 一般水B 6 系统总噪声 40正常 平7 峰谷比8 脉冲高度线性C659 长时问漂移 一次S 3正常10 包装运输注：为必做项目；o为选做项目。表7抽样方案表组批量大小 样本大小 合格判定数不合格 第二次 样本 合格 不合格别 判定数 样本数 总数 判定数 判定数17 100a 0 1A82

17、80 5 0 Z 3 8 1 217 100- O 1B8280 5 0 2 3 8 1 214 100 O lC5280 3 0 2 2 5 1 28检验的样品应不少于2个。73质量一致性检验质量一致性检验如下：a) 质量一致性检验的实施与要求见GBT 10257 2001中633的有关规定b)质量一致性检验的项目及其要求见表6。74交收检验交收检验如下：a) 交收检验的实施与要求执行见GBT 10257-2001中632的有关规定；b)交收检验的项目及其要求见表6。8标识、包装、运输、贮存81标识811系统上的标识产品上应有标识牌，标识牌上印有产品型号、名称、编号、制造厂家及商标。812性

18、能卡产品应带有性能卡，卡上标有：1 6GBT 131792008a)产品名称、标记及编号；b) 产品主要性能(如能量分辨率、灵敏面直径、液氮消耗量等)；c)铍窗厚度；d)检测日期。813合格证合格证上应有产品标记、编号、制造厂家、检验日期及检验部门的印章。82包装821包装要求如下：a)端帽上应带有铍窗保护帽；b)端帽和前置放大器一起用塑料布包住。内部装防潮于燥剂；c)包装箱的上盖与系统端帽间距不小于10 Oil)Id)外包装应符合固定、防震、防潮要求。包装箱外应有“不得倾斜”、“防潮”、“轻放”标识。822包装时随带的文件及附件如下：a)说明书、合格证、性能卡；b)前置放大器电源线、信号输出

19、线、高压输入线及检验信号线。83运输运输中产品要防压、防雨淋和避免激烈振动。搬运时要轻拿轻放，不得摔、碰、倾斜角不得超过30。84贮存探测器应存放于相对湿度不大于75的常温库房内，不得堆放。室温温度不应高于35或低于5。周围空气中不能有酸、碱及有机溶剂等气体。存放时要将端帽及前置放大器部分用塑料布包紧，内装干燥剂。贮存中要按时加注液氮，不得使系统由于液氮不足而升温。GBT 13179-2008附录A(资料性附录)从x能量分辨率计算电噪声近似值的方法从作为能量函数的x射线峰宽的变化，可近似地算出电噪声对能量分辨率的贡献，电噪声线宽龌(能量单位表示的半高宽)由式(A1)计算：式中：s，、。分别为能

20、量E，和E：时峰的所有谱展宽效应引起的单能入射辐射的总线宽，即系统总的能量分辨率，以能量单位的半高宽表示，见64。使用式(A1)应特别小心，由于存在下列原因，很容易出错：a) 该式可能是两个大项相减求一个小差额，误差的扩展问题很明显；b)该式在电荷相对损耗效应与粒子能量无关的假设下成立，但是当粒子能量低于3 kev或覆盖一个大的能区时，这一假设是有问题的；x射线峰是多重谱线(如K。或K。：)，不管峰是K，L或M谱线，这些多重谱线的间距是能量的函数，但该式只把它作为一个峰来处理，没有考虑这种可变的峰展宽因素。参考文献6BT 1317920081IEC 60759：1983Standard tes

21、t procedures for semiconductor Xray energy spectrometers：。2GBT 48339多道脉冲幅度分析器 主要性能、技术要求和测试方法(GBT 4833 1997，eqv IEC 61342：1995，Nuclear instrumentation-MultichanneI pulse height analyzers-Main characteristics，technical requirements and test methods)。3GBT 5201(带电粒子半导体探测器测试方法)(GBT 5201-1994，IEC 60333：1993，Nuclearinstrumentation-Semiconductor charged-particle detector Test procedures，NEQ)。