Разрешение детектора

Энергетическое разрешение полупроводниковых детекторов определяется возможностью, данных детекторов, четко выделять характеристические лучи, представляющие интерес с точки зрения РФА анализа, от других рентгеновских лучей. Как правило, эта возможность, определяется полушириной пика на его полувысоте - ПШПВ (FWHM – full width at half-maximum.

                                         Рис. 1. Спектр К-серии Mn полученный Si(Li) детектором.

Типичное разрешение для Si(Li) детекторов может быть лучше 140 эВ для энергий 5.9 кэВ. Не смотря на это, этот индикатор, только один показатель качества полупроводниковых детекторов, максимальная скорость счета, или присутствие фона – эти аспекты могут быть более важными в аналитических методах. Пельтье охлаждаемые Si PIN детекторы имеют разрешение в диапазоне 165 – 220 эВ. В то время как для SDD детекторов ПШПВ < 150 eV. Стоит отметить, разрешение детектора во многом зависит от соответствующих настроек импульсного процессора детектора.

  Если пренебречь естественной шириной рентгеноспектральной линии, энергетическое разрешение полупроводникового детектора является функцией двух независимых факторов. Один из этих факторов, это конструкционные свойства самого детектора, другой зависит от системы обработки импульсов, используемой в спектрометре.

Измеренная ПШПВ для рентгеноспектральной линии  - это квадратный корень из суммы, вкладов детектора, и вкладов ассоциирующиеся с электрической системой обработки импульсов:

                                                    

 Компонента детектора определяется статистикой процесса образования заряда  в объеме диода. Среднее число электронно-дырочных пар, производимое падающим фотоном, может быть посчитано как полная энергия фотона, разделенная на среднюю энергию необходимую для образования одной электронно-дырочной пары. Если флуктуации в этом процессе регулируются статистикой Пуассона, то стандартное отклонение может быть посчитано, как

                                                                     

В полупроводниковых устройствах, детали процесса потери энергии таковы, что индивидуальные события не являются строго независимыми и отклоняются от статистики Пуассона. Это отклонение от статистики, может быть учтено при помощи фактора Фано

 

                                                                 

Принимая  , получим

                                                                       

где ε – средняя энергия необходимая для образования свободной электронно-дырочной пары, E – энергия падающего фотона, F – фактор Фано, а множитель 2,35 учитывает стандартное отклонение ПШПВ от статистики Пуассона.

Типичные значения вкладов детектора в разрешение спектрометра, обычно называемое дисперсией ~ 120. Значения для сравнение характеристик различных детекторов приведены в таблице: