Sistem Deteksi Si-PIN X-123

X-123 – solusi lengkap untuk deteksi sinar gamma dalam satu paket yang ringkas dan mudah dibawa

Tanpa menggunakan nitrogen cair!

Gbr. 1.

Termasuk:

Detektor gamma dan preamplifier
Prosesor Pulsa Digital dan MCA
Catu daya dan perangkat lunak kompatibel dengan PC

Keuntungan

Kekompakan sistem
Kemudahan penggunaan
Ukuran kecil (7x10x2,5cm)
Konsumsi daya rendah (2,5W)
Ringan (180g)
Koneksi USB dan RS232
Kompatibel dengan jenis detektor lainnya

Aplikasi

Bahasa Indonesia: RFA
Kepatuhan RoHS/WEE untuk instrumentasi
Pengendalian proses teknologi
Seni dan Arkeologi

Detektor

Detektor Partikel Gamma Si-PIN
Pendingin termoelektrik 2 tahap
Luas: 6 hingga 25 mm2
Ketebalan: 300 dan 500 mikron
Kolimator multisaluran

xr100t_1%201

Karakteristik umum

Resolusi: 145 hingga 260 eV FWHM pada 5,9 eV
Kisaran energi optimal: 1 keV hingga 40 keV
Kecepatan penghitungan maksimum: hingga 2 x 105 kejadian per detik

*Implementasi spesifik bergantung pada konfigurasi yang paling sesuai dengan tugas yang diberikan.

supercr1%201

Gambar 3. Spektrum 55 Fe yang diperoleh menggunakan detektor 6 mm2 / 500 µm.

X-123 merupakan hasil pengembangan detektor gamma selama 14 tahun di Amptek. Filosofi perusahaan ini selalu menghasilkan detektor yang ringkas, berdaya rendah, dan berkinerja tinggi yang mudah dioperasikan. X-123 merupakan contoh dari filosofi ini dan merupakan gabungan detektor XR100CR dan preamplifier peka muatan, prosesor pulsa digital DP5, penganalisis multisaluran (MCA), perangkat lunak, dan catu daya PC5 dalam satu wadah. Yang dibutuhkan hanyalah tegangan input +5 V dan koneksi USB atau RS232 ke komputer.

Keterangan

Amptek mengkhususkan diri dalam spektrometer gamma yang kecil, berdaya rendah, dan mudah digunakan. X-123 menggabungkan standar Amptek dengan komponen berkinerja tinggi dalam satu paket: detektor dan preamplifier XR100CR, prosesor pulsa digital DP5 dan MCA, serta catu daya PC5. Hasilnya adalah sistem terintegrasi lengkap yang pas di telapak tangan Anda. Dalam banyak sistem yang tersedia, preamplifier sendiri lebih besar, lebih berat, dan mengonsumsi lebih banyak daya daripada seluruh sistem deteksi X-123. Hanya memerlukan dua koneksi untuk beroperasi: +5 V dan konektor RS-232 atau USB standar.

Detektor memiliki fotodioda Si-PIN: partikel gamma berinteraksi dalam silikon dan menciptakan rata-rata satu pasangan elektron-lubang, yang masing-masing menghasilkan kehilangan energi sebesar 3,62 eV, yang merupakan sinyal masukan.

Detektor dipasang pada pendingin termoelektrik pada alas dengan transistor efek medan masukan dan dihubungkan ke preamplifier peka muatan. Pendingin termoelektrik mengurangi kebisingan dari perangkat elektronik di detektor dan preamplifier, tetapi pendinginan tetap terbuka dan dapat dipahami oleh pengguna: ia bekerja seperti sistem pendingin udara normal. Preamplifier peka muatan menggunakan umpan balik klasik, mengatur ulang pulsa ke posisi awalnya melalui tegangan tinggi ke detektor.

Prosesor Pulsa DP5 adalah prosesor digital yang menggantikan penguat pulsa dan penganalisis multisaluran (MCA) yang ditemukan di sebagian besar sistem serupa. Penggunaan teknologi digital meningkatkan parameter utama berikut:

1) kinerja yang lebih baik, resolusi yang lebih baik dan kecepatan penghitungan yang lebih tinggi;

2) fleksibilitas yang sangat baik dalam mengonfigurasi opsi;

3) Peningkatan stabilitas. DP5 mendigitalkan sinyal keluaran dari preamplifier, menerapkan pemrosesan digital waktu nyata pada sinyal, mendeteksi amplitudo puncak dan (secara digital) mengumpulkan nilai-nilai ini ke dalam histogram memori, menghasilkan spektrum energi. Spektrum tersebut kemudian ditransmisikan ke tingkat atas - PC pengguna.

DP5 memiliki 6 blok fungsi utama untuk mengimplementasikan fungsi berikut:

1) penyaring masukan analog;

2) ADC;

3) generator sinyal elektronik;

4) logika pemilihan pulsa;

5) histogram;

6) kabel penghubung (termasuk mikrokontroler) dan perangkat lunak.

Ada satu catu daya, PC5. Tegangan input sekitar +5 V, dengan arus 200 mA. PC5 menggunakan sakelar untuk menghasilkan semua tegangan rendah yang dibutuhkan oleh prosesor digital dan preamplifier. Ia juga menyertakan tegangan tinggi untuk menghasilkan tegangan bias hingga 400 V, dan memberi daya pada pendingin termoelektrik yang menyediakan loop umpan balik loop tertutup dengan rentang suhu maksimum 85 C. Kedua komponen ini disesuaikan untuk setiap detektor pada produksi.

Seluruh sistem ditempatkan dalam wadah aluminium berukuran 7 x 10 x 2,5 cm3. Ini adalah konfigurasi standar, yang hanya memerlukan dua koneksi: +5 V dan koneksi USB atau RS232 ke PC. DP5 mendukung beberapa input dan output tambahan jika X123 terintegrasi dengan peralatan lain. Ini termasuk rangkaian penganalisis multi-saluran dan memori sinyal selektif, kontrol waktu, dan penganalisis satu saluran.

x123_hari

Gbr. 4. Arsitektur dan diagram koneksi X-123.

Spesifikasi X-123

Umum

Resolusi energi

dari 145 hingga 260 eV pada puncak setengah tinggi. Bergantung pada detektor, waktu puncak, dan suhu.

Jangkauan energi

Efisiensi >25% untuk partikel gamma dengan energi dari 1,5 hingga 25 keV. Penggunaan di luar rentang ini dimungkinkan, tetapi dengan efisiensi yang lebih rendah.

Kecepatan penghitungan maksimum

Tergantung pada waktu puncak. Maksimum yang direkomendasikan pada waktu mati 50% dengan penolakan tumpang tindih pulsa ditunjukkan di bawah ini:

Waktu puncak DP5 (µs)	2.4	6.4	25.6
Pembentukan waktu (µs)	1.0	2.9	11.6
Kecepatan maksimum yang disarankan	1.2 · 10 ⁵	4,6 x 104 ^cm	1,2x104

Detektor dan preamplifier

Jenis detektor

Si-PIN (juga tersedia dengan SDD atau CdTe)

Luas permukaan sensitif detektor

6 mm2 ^sampai 25 ^mm2

Ketebalan detektor

Kurva efisiensi 500 µm, s m.

Ketebalan jendela berilium

1 mil (25 µm), atau 0,5 juta (12,5 µm), dengan kurva transfer m.

Kolimator

berlapis-lapis

Pendingin termoelektrik

2 tahap

Penguat awal

Produksi Amptek asli dengan pengaturan ulang tegangan tinggi

Prosesor pulsa

Jangkauan

Kombinasi penyetelan rantai kasar dan halus, dapat disetel dengan lancar dari 0,84 hingga 127,5.

Amplifikasi kasar

Perangkat lunak dapat dipilih dari 1.12 hingga 102 dalam 16 langkah logis. 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

Peningkatan yang bagus

Dapat dipilih perangkat lunak, dari 0,75 hingga 1,25, resolusi 10-bit 10 detik.

Skala penuh

Pulsa Input 1000mV @ Penguatan X1

Stabilitas

<20 ppm/°C (umum)

Bentuk pulsa

Trapesium

Waktu puncak

24 waktu puncak perangkat lunak dari 0,8 hingga 102 μs, waktu pembentukan semi-Gaussian yang sesuai 0,4 hingga 45 μs.

Waktu mati

Total waktu henti adalah 1,05x waktu puncak. Tidak ada waktu konversi.

Saluran pulsa uap cepat Waktu resolusi

120 detik

MCA

Jumlah saluran

Perangkat lunak yang dapat dipilih: saluran 8k, 4k, 2k, 1k, 0,5k atau 0,25k

Pertunjukan

Waktu, skor total, skor saluran

Koneksi

USB

2.0 Kecepatan Penuh (12 Mbps)

Port serial

Standar RS232 atau 115,2k 57,6k

Eternet

10 Basis T

Nutrisi

Masukan nominal

+5 VDC pada 500 mA (2,5 watt) (umum). Arus sangat bergantung pada detektor ΔT. Jangkauannya adalah 300 hingga 800 mA pada 5 VDC. Adaptor AC disediakan.

Rentang sinyal input

4 V hingga 6 V (300 hingga 200 mA, 500 mA)

Tegangan tinggi

Pengganda internal dapat disesuaikan hingga 400V

Pendinginan daya

Pengontrol loop tertutup dengan Delta_T _maks = 85°C

Umum

Suhu operasi

-20°C hingga +50°C

Masa garansi

1 tahun

Umur pakai perangkat

Dari 5 sampai 10 tahun, tergantung penggunaan

Penyimpanan dan transportasi

Penyimpanan jangka panjang: 10+ tahun di lingkungan kering
Penyimpanan dan transportasi umum: -20°C hingga +50°C, kelembaban 10 hingga 90% tanpa kondensasi

Korespondensi

Sesuai dengan RoHS

Sertifikat Sertifikasi TUV
No: 72101153 CU 01
Diuji pada: UL 61010-1: 2009 R10.08
CAN/CSA-C22.2 61010-1-04 + Gi1

Konektor

USB

Konektor Mini USB Standar

RS232

Jack headphone standar 2,5 mm.

Tip	Mengirimkan	Untuk mendapatkan pin 2 PC DB9 (pada pin 3 DB25)
Cincin	Menerima	Untuk transmisi PC DB9 pin 3 (ke DB25 pin 2)
Lengan baju	Bumi	Untuk PC Ground DB9 pin 5 (pada DB25 pin 7)

Eternet

Konektor Ethernet standar (RJ-45)

Burung gagak

Hirose MQ172-3PA (55), Pasangan Steker: MQ172-3SA-CV

Bantu

2x8 16-pin 2mm (nomor komponen Samtec ASP-135096-01). Dipasangkan dengan (Samtec P/N TCMD-08-S-XX.XX-01. Kontak ganjil baris atas, pin baris bawah. Kontak kanan atas = 1, kontak kanan bawah = 2.

Kontak #	Nama	Kontak #	Nama
1	SCA1	2	SCA2
3	SCA3	4	SCA4
5	SCA5	6	SCA6
7	SCA7	8	SCA8
9	MASUK_AUX_1	10	KELUARAN_AUX_1
11	MASUK_AUX_2	12	KELUARAN_AUX_2
13	Bahasa Indonesia: IO2	14	Bahasa Indonesia: IO3
15	GND	16	GND

Antarmuka perangkat lunak

ADMCA

X-123 dapat dikontrol oleh layar Amptek ADMCA dan perangkat lunak khusus. Program ini sepenuhnya mengontrol dan mengonfigurasi X-123, mengambil dan menampilkan data. Program ini mendukung ROI, kalibrasi, pencarian puncak, dll. Perangkat lunak ADMCA mencakup antarmuka untuk analisis XRF dan paket perangkat lunak. Program ini berjalan di bawah Windows 98SE atau yang lebih tinggi (hanya sistem 32-bit) pada komputer yang kompatibel dengan PC. Windows XP PRO SP2 atau yang lebih baru.

API DPP

X-123 dilengkapi dengan Antarmuka Pemrograman Aplikasi (API) dalam bentuk pustaka DLL. Pengguna dapat menggunakan pustaka ini untuk menulis kode mereka sendiri dengan mudah guna mengendalikan X-123 untuk aplikasi khusus atau untuk menghubungkannya dengan sistem yang lebih besar. Contoh-contoh disediakan dalam VB, VC++, dll. tentang cara menggunakan API. Versi Windows CE/Pocket PC juga disediakan.

Demo Perangkat Lunak VB

Perangkat lunak demo VB berjalan pada komputer pribadi dan memungkinkan pengguna untuk mengonfigurasi X-123 guna memulai dan menghentikan pengumpulan data, serta menyimpan berkas data. Perangkat lunak ini disertai kode sumber dan dapat dimodifikasi oleh pengguna. Perangkat lunak ini dimaksudkan untuk menunjukkan cara mengendalikan X-123 secara manual baik melalui antarmuka USB maupun RS-232, menggunakan panggilan dasar, bukan API DPP. Hal ini terutama diperlukan saat menulis perangkat lunak untuk platform non-Windows.

Pilihan

Ketebalan lain dari jendela berilium (0,3 mm - 7,5 µm).
Satu set kolimator untuk aliran besar.
Eksekusi vakum
Sebagai komponen dalam produksi sistem elektronik

x123_jam

Gbr. 5. Versi detektor X-123.

oem18

Gbr. 6. X-123 dengan preamplifier PA-230 dalam casing. Opsi ini mirip dengan detektor X-123 itu sendiri, kecuali bahwa detektor/preamplifier dilepas dari casing elektronik dan dihubungkan melalui kabel fleksibel.

res_pt%201

Gbr. 7. Resolusi versus Waktu Pembentukan/Waktu Puncak untuk detektor Si-PIN dan SDD.

res_icr%201

Gbr. 8. Resolusi versus laju hitungan untuk waktu puncak yang berbeda.

sdd_6%201

Gambar 9. Ketergantungan laju hitungan input terhadap laju hitungan output.

Menggunakan kolimator

Semua detektor Si-PIN dilengkapi dengan kolimator internal untuk meningkatkan sensitivitas spektral. Partikel gamma berinteraksi di dekat batas volume aktif detektor dan dapat menghasilkan pulsa kecil karena pengumpulan muatan parsial. Pulsa ini menghasilkan spektrum, yang, dalam beberapa kasus, mengaburkan sinyal yang berguna. Kolimator internal membatasi aliran partikel gamma dalam volume aktif, tempat sinyal "bersih" terjadi. Bergantung pada jenis detektor, kolimator dapat:

meningkatkan rasio sinyal terhadap noise
mengurangi efek perbatasan
menghilangkan puncak palsu

Eksekusi vakum

X-123CR dapat beroperasi di udara dan vakum pada tekanan hingga 10-8 Torr. Ada dua opsi untuk mengoperasikan X-123CR dalam vakum: 1) Seluruh detektor dan preamplifier X-123CR dapat ditempatkan di dalam ruang. Untuk menghindari panas berlebih dan menghilangkan daya 1 W yang dibutuhkan untuk mengoperasikan X-123CR, konduktivitas termal yang baik ke dinding ruang harus dipastikan menggunakan empat lubang pemasangan. 2) X-123CR dapat ditempatkan di luar ruang vakum, port ConFlat standar digunakan untuk deteksi sinar-X di dalam ruang.

Kurva efisiensi

xreff1%201

Gambar 10 (linier) Menunjukkan efisiensi deteksi energi total sebenarnya untuk detektor XR-100CR. Efisiensi ini sesuai dengan kemungkinan bahwa partikel gamma akan menembus detektor dan kehilangan semua energinya di dalam detektor sebagai akibat dari efek fotolistrik.

Gambar 11 (logaritma). Menunjukkan probabilitas interaksi ketika foton melewati probabilitas interaksi fotolistrik yang mengakibatkan energi total menurun. Ditunjukkan bahwa efek fotolistrik mendominasi pada energi rendah, tetapi pada energi di atas 40 keV efek Compton mendominasi, ketika foton kehilangan hampir semua energinya di detektor.

Aplikasi X-123: Kepatuhan RoHS/WEEE

Arahan RoHS/WEEE [Pembatasan Zat Berbahaya/Limbah Peralatan Listrik dan Elektronik] mengharuskan industri elektronik untuk mensertifikasi produk mereka hingga tingkat maksimum komposisi komponen penyusunnya. X123 dapat digunakan untuk memantau kepatuhan RoHS/WEEE sebagai bagian dari program mutu seperti XRF. Alat ini memungkinkan pengguna untuk mengukur konsentrasi masing-masing elemen dengan cepat, akurat, dan tanpa merusak. Perusahaan dapat memantau kepatuhan pemasok dan menunjukkan kepatuhan mereka sendiri. X123 menyediakan spektrometer gamma yang kuat bagi OEM dan pengguna akhir dalam instrumen yang praktis, kecil, dan mudah digunakan yang dapat segera digunakan untuk meminimalkan waktu ke pasar. Tidak ada persyaratan teknis tambahan untuk spektrometer dan semua komponen dapat diproduksi sendiri. Yang dibutuhkan hanyalah catu daya +5V dan koneksi USB atau RS232 ke PC.

X-123 tidak mengorbankan kinerja demi ukuran. Resolusi puncak 5,9 keV dari 55 Fe berkisar dari 145 eV FWHM hingga 260 eV FWHM tergantung pada jenis detektor dan waktu akuisisi. Hal ini menjadikan X-123 sebagai sistem siap pakai, pilihan yang sangat baik untuk analisis produk yang cepat, dan menyediakan waktu yang cepat bagi OEM untuk memasarkan produk.

xr100cr_e