Sistem Deteksi X-123SDD

X-123SDD adalah solusi deteksi sinar-X lengkap dengan detektor pergeseran silikon dalam kemasan ringkas yang pas di tangan Anda.

Tanpa menggunakan nitrogen cair

Gbr. 1 Spektrometer X-123SDD.

X-123SDD termasuk

Detektor Pergeseran Silikon (SDD) dan Preamplifier
Prosesor dan Penganalisis Pulsa Digital
Catu daya dan perangkat lunak kompatibel dengan PC Anda

Keuntungan

Kekompakan sistem
Kemudahan penggunaan
Ukuran kecil (7x10x2,5cm)
Konsumsi daya rendah (2,5W)
Ringan (180g)
Konektor USB, RS232 dan Ethernet

Aplikasi

Analisis fluoresensi sinar-X (XRF)
Kepatuhan RoHS/WEE untuk instrumentasi
Pengendalian proses teknologi
Seni dan Arkeologi

Detektor

Detektor Pergeseran Silikon (SDD) untuk Deteksi Sinar-X
Pendinginan termoelektrik 2 tahap
Luas: 25 mm2
Ketebalan: 500 mikron
Kolimator multilapis

Karakteristik umum

Resolusi: 125-140 keV, FWHM pada 5,9 keV
Kisaran energi optimal: dari 1 keV hingga 40 keV
Kecepatan hitungan maksimum: hingga 5,6 x 105 kejadian per detik

X-123SDD merupakan hasil pengembangan detektor sinar-X selama 15 tahun oleh Amptek. Filosofi perusahaan ini selalu menghasilkan detektor yang ringkas, berdaya rendah, dan berkinerja tinggi yang mudah dioperasikan. X-123SDD merupakan contoh dari filosofi ini dan merupakan kombinasi detektor sinar-X drift silikon XR-100SDD dan preamplifier peka muatannya; prosesor pulsa digital DP5, MCA, perangkat lunak, dan catu daya PC5 dalam satu wadah. Semua ini hanya memerlukan +5 V DC dan koneksi ke komputer melalui USB, RS232, atau Ethernet.

sdd_12

Gbr.2 Spektrum 55Fe yang diperoleh menggunakan detektor pergeseran silikon (SDD).

Keterangan

X-123SDD menggabungkan komponen spektrometri sinar-X berkualitas tinggi dari Amptek menjadi satu paket: (1) detektor sinar-X XR-100SDD dengan preamplifier, (2) prosesor pulsa digital DP5 dengan MCA, dan (3) catu daya PC5. Hasilnya adalah sistem lengkap yang pas di tangan Anda tanpa mengorbankan kinerja. X-123SDD hanya memerlukan +5VAC dan koneksi PC standar untuk beroperasi. Dengan X-123, siapa pun dapat dengan cepat memperoleh spektrum sinar-X berkualitas tinggi.

X-123SDD menggunakan detektor penyimpangan silikon (SDD) yang mirip dengan fotodioda Si-PIN, tetapi dengan struktur elektroda unik yang memberikan resolusi dan kecepatan penghitungan yang lebih baik. SDD dipasang pada pendingin termoelektrik dengan transistor efek medan masukan dan dihubungkan ke preamplifier peka muatan. Pendinginan termoelektrik mengurangi tingkat gangguan listrik pada detektor dan preamplifier, tetapi pada saat yang sama pendinginan tetap terbuka dan dapat dipahami oleh pengguna: ia bekerja seperti sistem pendingin udara konvensional.

Prosesor Pulsa DP5 adalah prosesor pulsa digital (DPP) generasi kedua yang menggantikan penguat sinyal dan penganalisis multisaluran (MCA) yang ditemukan dalam sistem serupa. Penggunaan teknologi digital memberikan peningkatan pada parameter utama berikut: (1) kinerja yang lebih baik, seperti resolusi yang lebih baik dan laju hitungan yang lebih tinggi; (2) fleksibilitas yang sangat baik dalam mengonfigurasi pengaturan yang dipilih melalui perangkat lunak; (3) peningkatan stabilitas dan reproduktifitas hasil. DPP mendigitalkan sinyal keluaran dari preamplifier menggunakan pemrosesan sinyal digital waktu nyata, mendeteksi amplitudo puncak dan mengumpulkan nilai-nilai ini dalam histogram memori, menghasilkan spektrum energi. Spektrum tersebut kemudian ditransfer ke PC pengguna. PC5 menyediakan daya ke detektor, tegangan rendah ke preamplifier dan tegangan bias tinggi ke detektor, dan memberi daya pada pendinginan termoelektrik, yang menyediakan kontrol loop tertutup dengan perbedaan suhu maksimum 85 °C. Semua ini dikontrol oleh perangkat lunak yang disediakan. X-123SDD ditenagai oleh +5V dengan arus sekitar 300 mA.

Seluruh sistem ditempatkan dalam housing aluminium berukuran 7 x 10 x 2,5 cm 3 . Detektor dipasang pada kabel ekstensi dengan panjang mulai dari 0 hingga 22,86 cm (tersedia flensa vakum). Dalam konfigurasi standar, hanya diperlukan 2 koneksi: catu daya (+5V) dan koneksi PC (USB, RS232 atau Ethernet). Beberapa input dan output tambahan juga tersedia jika X123 terintegrasi dengan peralatan lain. Ini termasuk rantai penganalisis multi-saluran dan memori sinyal selektif, kontrol waktu, dan penganalisis satu saluran. X-123SDD hadir lengkap dengan perangkat lunak akuisisi data dan kontrol. Ini juga mencakup antarmuka pemrograman aplikasi (API) DLL untuk mengintegrasikan unit dengan perangkat lunak khusus. Perangkat lunak untuk analisis spektrum sinar-X, perangkat keras vakum, beberapa opsi kolimator dan pemasangan, dan tabung sinar-X dapat ditambahkan secara opsional untuk membuat sistem XRF kompak yang lengkap.

x123sdd_1

Gbr.3 Diagram blok X-123SDD dan diagram koneksi.

Karakteristik X-123SDD

Umum

Resolusi energi

125 - 140 eV (lebar penuh pada setengah maksimum) pada 5,9 keV. Bergantung pada waktu puncak dan suhu.

Tingkat kebisingan listrik

73 eV (lebar setengah maksimum)

Rasio Sinyal terhadap Kebisingan

20.000:1 (menghitung rasio dari 5,9 keV hingga 1 keV)

Jangkauan energi

Efisiensi >25% untuk sinar-X dengan energi dari 1 hingga 25 keV. Dapat beroperasi di luar rentang ini, tetapi dengan efisiensi yang lebih rendah.

Kecepatan penghitungan maksimum

Tergantung pada waktu puncak. Parameter yang direkomendasikan disajikan dalam tabel di bawah ini:

Waktu puncak DP5 (µs)	9.6	4.8	2.4	0.8
Waktu pembentukan (µs)	4.4	2.2	1.0	0.4
Kecepatan maksimum yang disarankan	4,9 x 10 ⁴	1,0x105 ^{bilangan bulat}	1,9x105 ^cm	5,6 x 10 ^{5 cm}
Resolusi khas (eV FWHM pada 5,9 keV)	130	135	140	155

Detektor dan preamplifier

Jenis detektor

Detektor Pergeseran Silikon (SDD)

Area detektor

25 mm2 (luas kolimator 17 mm2)

Ketebalan detektor

500 mikron

Ketebalan Jendela

0,5 juta (12,5 µm)

Kolimator

berlapis-lapis

Pendinginan termoelektrik

2 tahap (ΔTmax=85°)

Jenis preamplifier

Sensitif terhadap muatan, diproduksi oleh Amptek.

Rasio Konversi Preamplifier

1 mV/keV (khas)

Prosesor Pulsa Digital (DPP)

Memperoleh

Kombinasi penguatan kasar dan halus memberikan penguatan berkelanjutan dari 0,84 hingga 127,5

Amplifikasi kasar

Perangkat lunak dapat dipilih dari 1.12 hingga 102.0 dalam 16 langkah:

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 halus

Perangkat lunak dapat dipilih dari 0,75 hingga 1,25, dengan resolusi 10-bit.

Skala penuh

Pulsa input 1000 mV pada penguatan X1

Stabilitas

<20 ppm/°C (umum)

Bentuk pulsa

Trapesium (Penguat semi-Gaussian dengan waktu pembentukan t memiliki waktu puncak 2,2t dan sebanding dengan bentuk trapesium dengan waktu puncak yang sama)

Frekuensi jam ADC

Dari 20 hingga 80 MHz

Waktu puncak

30 nilai pilihan perangkat lunak yang berbeda dari 0,2 hingga 102 µs, sesuai dengan waktu pembentukan semi-Gaussian dari 0,1 hingga 45 µs.

Dataran tinggi

16 nilai yang dapat dipilih perangkat lunak untuk setiap waktu puncak (tergantung waktu puncak), >0,05 µs.

Pemulihan

Asimetris, 16 tingkat konvolusi yang dapat dipilih perangkat lunak.

Waktu resolusi dua pulsa

120 nano detik

Waktu mati

Waktu puncak 1,05. Tidak ada waktu konversi.

Kecepatan penghitungan maksimum

4x10 ⁶ detik-1

Penyesuaian Waktu Mati

Penyesuaian manual. Akurasi hingga 1%.

Opsi pemilihan pulsa

Penolakan tumpang tindih, penyortiran berdasarkan waktu naik, pass-through

Penganalisis Multi-Saluran (MCA)

Jumlah saluran

Pilihan perangkat lunak: 8.000; 4.000; 2.000; 1.000; 500; atau 250 saluran

Byte per saluran

3 Byte (24 bit) - 16,7x 106 sinyal

Jam buka

Dari 10 ms hingga 466 hari

Waktu transfer data

1.000 saluran dalam 12 ms (USB) atau 280 ms (RS-232)

Waktu konversi

Hilang

Telah ditetapkan sebelumnya

Waktu, jumlah total faktur, jumlah faktur per ROI, jumlah faktur yang dikirim melalui 1 saluran

Basis Waktu MCS

Dari 10 ms/saluran hingga 300 s/saluran

Kontrol MCA eksternal

Input: Pulsa hanya dilewatkan jika lintasan diizinkan oleh sistem logika eksternal. Dikendalikan oleh perangkat lunak.

Saluran I/O tambahan

Penganalisis Saluran Tunggal (SCA)

8 SCA

Keluaran digital

Dua keluaran independen dengan 8 pengaturan yang dapat diprogram: INCOMING_COUNT, PILEUP, MCS_TIMEBASE, dll.

Masukan digital

Dua input independen, dapat dipilih melalui perangkat lunak

MCA_GATE, PENGHITUNG_EKSTERNAL

masukan/keluaran

Dua jalur I/O umum untuk aplikasi pengguna

Osiloskop digital

Data osiloskop ditampilkan di komputer. Perangkat lunak memilih apakah akan menampilkan bentuk sinyal keluaran, sinyal masukan ke ADC, dll. Data tersebut digunakan untuk men-debug peralatan.

Konektor

USB

USB 2.0 (12Mbps)

Serial

Standar RS232

Eternet

10 basis T

Nutrisi

Masukan nominal

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

Rentang tegangan masukan

Dari 4 V hingga 5,5 V (pada arus 0,4 - 0,7 A)

Awal dari proses transisi

2 A selama <100 µs

Tegangan tinggi

Pengganda internal, dikontrol perangkat lunak, dari -95 hingga -1500V

Catu daya pendingin

Pengontrol umpan balik ΔTmax = 85 °C

Dimensi keseluruhan

Ukuran

7 x 10 x 2,5 cm, tidak termasuk ekstensi

Panjang ekstensi

3,8 cm2

Berat

180 gram

Umum

Suhu operasi

Dari -20 %C hingga +50 %C

Menjamin

1 tahun

Waktu layanan rata-rata

5 - 10 tahun, tergantung penggunaan

Penyimpanan dan transportasi

Umur simpan yang panjang: 10+ tahun di lingkungan kering

Penyimpanan dan transportasi khas: -20°C hingga +50°C, kelembaban 10 hingga 90% tanpa kondensasi

Korespondensi

Sesuai dengan RoHS

Sertifikasi TUV

Nomor Sertifikat:CU 72101153 01

Telah diuji sesuai dengan: UL 61010-1: 2009 R10.08

BISA/CSA-C22.2 61010-1-04 + Gi1

Konektor

USB

Konektor Mini USB standar. (X-123SDD tidak bertenaga USB.)

RS232

Jack headphone standar 2,5 mm.

TipTransmitUntuk PC Menerima DB9 pin 2 (ke DB25 pin 3)RingReceiveUntuk PC Mengirim DB9 pin 3 (ke DB25 pin 2)SleeveGroundUntuk PC Ground DB9 pin 5 (ke DB25 pin 7)

Eternet

Konektor Ethernet standar (RJ-45)

Nutrisi

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, kontak genap baris bawah. Kontak kanan atas = 1, kontak kanan bawah = 2.

Pinnya #	Nama	Pinnya #	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

DPPMC

X-123SDD dapat dikontrol oleh layar Amptek DPPMCA 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 DPPMCA mencakup antarmuka untuk analisis XRF dan paket perangkat lunak. Program ini berjalan di bawah Windows XP PRO SP3 atau yang lebih baru.

SDK

X-123SDD dilengkapi dengan perangkat pengembangan perangkat lunak (SDK) gratis. Pengguna dapat menggunakan perangkat ini untuk menulis kode mereka sendiri guna mengendalikan X-123SDD guna memecahkan masalah mereka sendiri.

Perangkat lunak demo VB

Perangkat lunak demo VB berjalan pada komputer pribadi dan memungkinkan pengguna untuk mengonfigurasi X-123SDD, memulai dan menghentikan pengumpulan data, serta menyimpan berkas data. Perangkat lunak ini dilengkapi dengan kode sumber dan dapat dimodifikasi oleh pengguna. Perangkat lunak ini dimaksudkan untuk menunjukkan cara mengendalikan X-123SDD secara manual atau melalui antarmuka USB atau RS-232 menggunakan perintah dasar tanpa SDK. Hal ini terutama diperlukan saat menulis perangkat lunak untuk platform non-Windows.

Pilihan

Ketebalan jendela berilium lainnya tersedia berdasarkan pesanan khusus (0,3 mil - 7,5 µm).
Satu set kolimator untuk bekerja dengan aliran besar.
Peralatan vakum
Dapat digunakan sebagai komponen sistem OEM

x123_jam

Gbr.4 X-123SDD dalam versi yang diperluas.

oem18

Gbr.5 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.

Bekerja dalam ruang hampa

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

Informasi tambahan tentang sistem

Gbr.6 Plot resolusi versus waktu puncak untuk detektor pergeseran silikon (SDD).

Gbr.7 Ketergantungan resolusi pada waktu Pembentukan/Waktu puncak untuk detektor Si-PIN dan SDD.

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

Gbr.9 Spektrum 55Fe dari 4 juta pengukuran yang diperoleh dengan detektor pergeseran silikon (SDD).

sdd_9

Gbr. 10 Plot resolusi versus energi untuk waktu puncak berbeda yang diperoleh dengan detektor pergeseran silikon (SDD).

sdd_15

Gbr. 11 Gambar tersebut menggabungkan efek permeabilitas kaca berilium (termasuk lapisan pelindung) dan interaksi dengan detektor SDD. Wilayah energi rendah pada grafik ditentukan oleh ketebalan kaca berilium - 0,3 mil (8 μm) atau 0,5 mil (12,5 μm), sedangkan wilayah energi tinggi dicirikan oleh ketebalan zona aktif detektor SDD.

Spektrum tambahan