Как разложить рентгеновское излучение на спектр?

[Lujin]

В 10.12.2018 в 15:19, radiodetaleylubitel сказал:

Почитай как работает кремниевый детектор. Это ПЗС большого размера. Он измеряет энергию одиночного кванта.

Возможно, в какой-то мере, его функцию сможет выполнить ПЗС матрица фотоаппарата, а лучше камеры. Но возможны сбои логики из-за облучения и размеры одиночной ячейки маленькие - большАя часть энергии рентгеновского кванта будет из-за переизлучения покидать объем ячейки, соответственно будет неправильно считаться энергия кванта. Но надо пробовать. Возможно в области мягкого(вакуумного) рентгена будет приемлемо работать. Если есть рабочая матрица, то могу дать несколько советов, как проверить идею на работоспособность.

Тогда я не понял как работает кремниевый детектор. Если луч не разлагать каким либо образом на составляющие, то фотоны разных энергий будут приходить в одно и то же место. В чем же принцип тогда?

[aversun]

3 часа назад, Lujin сказал:

Тогда я не понял как работает кремниевый детектор. 

Кремниевый детектор (LiSi, литий-дрейфовый детектор, поверхностно-барьерный детектор) по сути представляет собой диод. На него подается обратное напряжение и в детекторе создается обедненная зона в которой отсутствуют носители. При попадание кванта рентгеновского излучения в эту зону образуются носители с энергией пропорциональной энергии кванта, соответственно импульс обратного тока также будет пропорционален энергии кванта, далее этот импульс схемой отправляется в многоканальный анализатор импульсов, который все импульсы раскладывает по своим полочкам, тем самым выстраивая пики характеристических линий рентгеновского спектра. По сути этот детектор работает как газовая ионизационная камера, но чувствительность его гораздо выше.

Изменено 14 Декабря, 2018 в 21:56 пользователем aversun

[Lujin]

8 часов назад, aversun сказал:

Кремниевый детектор (LiSi, литий-дрейфовый детектор, поверхностно-барьерный детектор) по сути представляет собой диод. На него подается обратное напряжение и в детекторе создается обедненная зона в которой отсутствуют носители. При попадание кванта рентгеновского излучения в эту зону образуются носители с энергией пропорциональной энергии кванта, соответственно импульс обратного тока также будет пропорционален энергии кванта, далее этот импульс схемой отправляется в многоканальный анализатор импульсов, который все импульсы раскладывает по своим полочкам, тем самым выстраивая пики характеристических линий рентгеновского спектра. По сути этот детектор работает как газовая ионизационная камера, но чувствительность его гораздо выше.

Схема понятна, если есть один квант (или когерентное излучение) и его надо изучить. А если на один фотоприемник одновременно попадает несколько квантов разных энергий, то, по-моему, на выходе получим совокупный сигнал - импульс обратного тока, который в большей степени зависит от интенсивности излучения и, наверное, от уровня энергии самых "сильных" квантов. Как этот сигнал анализировать? Это все равно что определить по течению реки количество и скорость течения ее притоков. Не понимаю!

[ksilabs]

32 минуты назад, Lujin сказал:

Схема понятна, если есть один квант (или когерентное излучение) и его надо изучить. А если на один фотоприемник одновременно попадает несколько квантов разных энергий, то, по-моему, на выходе получим совокупный сигнал - импульс обратного тока, который в большей степени зависит от интенсивности излучения и, наверное, от уровня энергии самых "сильных" квантов. Как этот сигнал анализировать? Это все равно что определить по течению реки количество и скорость течения ее притоков. Не понимаю!

 

А как гамма-спектрометры работают, которые вообще с одним кристаллом-сцинтиллятором и одним ФЭУ, выдающим один сигнал на весь кристалл, так то аще жуть, ужоснах и бином Ньютона У меня вон самый большой вообще NaI(Tl) кубик четыре дюйма во все стороны с трёхдюймовым ФЭУ, так тот вообще всё, что только летит, ловит...

 

[Lujin]

1 минуту назад, ksilabs сказал:

 

А как гамма-спектрометры работают, которые вообще с одним кристаллом-сцинтиллятором и одним ФЭУ, выдающим один сигнал на весь кристалл, так то аще жуть, ужоснах и бином Ньютона У меня вон самый большой вообще NaI(Tl) кубик четыре дюйма во все стороны с трёхдюймовым ФЭУ, так тот вообще всё, что только летит, ловит...

 

Блин, ну не заканчивать же мне универ, чтобы понять как это работает. Вся инфа заканчивается на возникновении импульса, а дальше танец с бубном (( 

[aversun]

14 часа назад, Lujin сказал:

Схема понятна, если есть один квант (или когерентное излучение) и его надо изучить. А если на один фотоприемник одновременно попадает несколько квантов разных энергий, то, по-моему, на выходе получим совокупный сигнал - импульс обратного тока, который в большей степени зависит от интенсивности излучения и, наверное, от уровня энергии самых "сильных" квантов. Как этот сигнал анализировать? Это все равно что определить по течению реки количество и скорость течения ее притоков. Не понимаю!

У детектора есть определенная разрешающая способность, т.н. мертвое время, это время, когда детектор прекращает регистрирование, задается детектору после приема кванта и задается схемой. При настройке аппаратуры это время выбирается оптимальным для данных условий и может корректироваться оператором. Тем самым обходится данная проблема.

[radiodetaleylubitel]

Импульс от пролета одного гамма-кванта выглядит таким образом, если будет два кванта, то получится два горба, а совсем одновременно они крайне редко прилетают. И их суммарная энергия даст просто фоновый уровень, а не фотопик.

 

Импульс засчитывается только когда площадка перед ним ниже порогового уровня, конец импульса не обсчитывается, что резко уменьшает вероятность его "порчи" следующим квантом.

[Lujin]

Короче, мягкий рентген надо рассматривать больше как радиацию, нежели непрерывный поток фотонов видимого диапазона. Можно поиграться сначала с фотодиодами, может и до ф.матрицы дело дойдет.

[ksilabs]

7 часов назад, Lujin сказал:

Короче, мягкий рентген надо рассматривать больше как радиацию, нежели непрерывный поток фотонов видимого диапазона. Можно поиграться сначала с фотодиодами, может и до ф.матрицы дело дойдет.

 

Матрицы нужны только если надо получить картинку. Как, например, в современном "зубном" рентгене, когда в рот вставляют не кусок плёнки, а жутко дорогой датчик, выдающий картинку прямо в компьютер сразу после экспозиции. У которого датчика внутре ПЗС-матрица, перед которой экран из CsI. Я такое пользую для контроля пайки всяких BGA и иже.  Оно не самый цимес, но работает удовлетворительно. Хоть и геморрой. Самое лучшее для этих целей -- установка по принципу тех, что применяются для маммографии. Источник рентгена очень маломощный, работающий постоянно а не импульсами. Изображение получается на CsI экране, установленном перед электронно-оптическим усилителем, в выход которого смотрит стандартная камера. Установка такая очень дорого стоит так что для дома для семьи практически неподъёмна. Хотя отдельные части (тот же Image Intensifier, т.е. готовую сборку из экрана, ЭОП и камеры) можно купить за разумные деньги. Самая пупочка это рентгеновский источник малой интенсивности чтобы мог работать постоянно. В отличие от маммографического источника для электроники требования совершенно особые, которым не удовлетворяет маммографический источник -- рентген должен быть жёстким (как минимум 50-60 КэВ) чтобы просветить тот корпус и практически точечным (максимум десяток-другой микрон) чтобы можно было разглядеть мелкие детали и реализовать настоящий рентгеновский зум, т.е. рентгеновский микроскоп с переменным увеличением. При этом энергия должна быть оперативно регулируема чтобы рассматривать разные элементы, причём регулируема в достаточно широких пределах. Идеальный источник для такого продаётся прям ща вот здесь:

 

https://www.ebay.com/itm/273572919574

 

но цена просто совсем несмешная...

 

Ну а для анализа энергетического спектра излучения никакая матрица не нужна. Ибо никто ещё не придумал аналога оптической призмы для рентгена. Равно как и линз и зеркал. Потому тот фокус с радугой после призмы для белого света с рентгеном не катит и матрица там точно как тот набрюшник, который без надобности носимый вреден...

[aversun]

1 час назад, ksilabs сказал:

Ибо никто ещё не придумал аналога оптической призмы для рентгена. Равно как и линз и зеркал. 

Не совсем так, все-таки линзы, вернее зеркальные линзы для рентгена существуют и применяются, например, в рентгеновских телескопах. Они представляют собой аналог линзы Френеля, только основаны не на преломлении, а на скользящем отражении рентгена, при очень небольших углах падения. Они представляют собой концентрический набор полос металла особой формы с различным углом поворота, рассчитанным на сходимость рентгена в центр в одну точку 

Немного напоминает в конструкции старую советскую лампу СК-300, что висела в школах

 

Можно добавить еще такую статью

Рентгеновская микроскопия.pdf

Изменено 17 Декабря, 2018 в 00:18 пользователем aversun