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AMPTEK-X射线探测器系统X-123(X-RAY/Complete Detecor System/完整系统)

仪器编号
X-123
类型名称
X荧光光谱、XRF（能量色散型X荧光光谱仪）
生产厂家
AMPTEK
仪器介绍
X-123——封装于可手持小金属盒内的完整X射线探测系统。
RoHS/WEEE标准X射线荧光分析测试中使用的理想系统。
无需液氮。


图1。


图2。


图3. 6mm2/500µm（探测器有效面积/厚度）的探测器得到的55Fe能谱。
 
包含：
1. X射线探头和前置放大器（前放）；
2. 数字脉冲处理器和多道分析器；
3. 电源和PC接口。

产品特性：
1. 紧凑的一体化设计；
2. 易操作；
3. 体积小（2.7 x 3.9 x 1英寸，7 x 10 x 2.5厘米）；
4. 低功耗（2.5W）；
5. 重量轻（180克，6.3盎司）；
6. USB和RS232通讯支持；
7. 可封装全系列的AMPTEK探测器。

应用范围：
1. X射线荧光谱仪；
2. 执行RoHS/WEEE标准检测的仪器；
3. 流程控制；
4. 艺术和考古；
5. X-123产品演示。

探测器：
1. Si-Pin半导体X射线探头；
2. 两级热电制冷；
3. 面积：6-25mm2；
4. 厚度：300-500µm；
5. 多层准直器。

典型性能参数：
1. 分辨率：在5.9keV能量出的半高全宽为145到230eV；
2. 适用能量范围：1-40keV；
3. 最大计数率：可达每秒两百万计数。
4. 实际的性能参数取决于不同的探测器和配置，可以为不同应用进行优化。
  X-123是代表Amptek 公司14年X射线探测器技术发展的集大成产品。我公司一直致力于生产小型、低功率、高性能、易操作的仪器，而X-123是该宗旨的集中体现——X-123包含有 XR100-CR型X 射线探测器及其电荷灵敏前放，带脉冲整形功能的数字脉冲处理器 DP5，多道分析器和数据接口以及PC5供电电源。用户仅需提供+5V直流输入和USB/RS232线缆和您的计算机通讯。
X-123产品介绍：
  Amptek公司专注于生产小型、低功耗、高性能和易操作的X射线光谱仪。X123将Amptek公司的高性能X射线光谱分析元件产品集成在一个独立的盒体内，这些元件包括：XR100CR探测器和前放，DP5数字脉冲处理器和多道分析器以及 PC5电源。这样的一体化系统更适合手持操作。而市场上销售的其它谱仪系统，仅前置放大器就比X123谱仪更大、更重，而且更耗能。而X123额外需要的只有两根线缆连接：电源线（+5V 直流电）和数据线（USB 或 RS232）。任何人都能利用X-123方便快捷地得到高质量的X射线能谱。
  该系统的核心部件是一个 Si-PIN光电二极管：X射线与硅作用，在硅中平均每损耗3.62 eV的 X射线能量便产生一个电子/空穴对，即为输入信号。
  探测器以及输入场效应管（FET）均安装在一个热电致冷器上，并与一个定制的电荷敏感前放相连。热电致冷技术的应用缓解了探测器和前放上的电子学噪声问题，其工作原理与大家比较熟知的空调制冷比较类似；电荷敏感前放则采用了一种新型的反馈技术，即通过高压连接向探测器输入复位脉冲。
  DP5是一个数字脉冲处理器，可代替现今大多数模拟信号系统中采用的成形放大器和多道分析器（MCA）。数字技术的应用改善了诸多关键参数：
1. 性能更佳，尤其是在高计数率时有更好的分辨率和性能；
2. 有更多的配置方案可选，因此使用范围较广，具有较大的灵活性；
3. 用户可利用RS-232 接口和配套软件控制，选择配置方案；
4. 稳定性和可重复性更好。
  DP5 将前放的输出信号数字化，并对信号进行实时处理，测定峰值（即数字化），然后将这些数值存储于寄存器中，并生成能谱图，最后谱图通过DP5的接口传送到用户的计算机上。Amptek DP5处理器主要有 6个功能模块来实现上述程序：
1. 模拟信号预滤波器；
2. 模数转换器（ADC）；
3. 数字脉冲整形器；
4. 脉冲选择逻辑单元；
5. 寄存器单元；
6. 硬件接口（包括一个微控制器）和配套软件。

  系统电源采用的是 Amptek公司的PC5模块（结构简单，单块电路板）。输入为电压约为+5V，电流为200mA的直流电。PC5中利用开关电源为数字处理器和前置放大器提供它们所需的直流低电压，同时它还包含了一个高压倍增器以产生探测器所需要的400V的高偏压，并闭环控制热电制冷器以提供达85℃的温差。另外在出厂前会针脚对配套探测器进行所有电源输出调试。
  整个系统被封装在一个7 x 10 x 2.5 cm3的铝盒中，探测器安装于加长管的前端。在标准配置下，仅需两条连接线：电源线（+5V 直流电）和数据线（USB 或 RS232）。当 X123 与其他仪器配合使用时，DP5电路板上还可集成更多的输入/输出：一个 MCA 门，一个缓存选择信号、同步输出和 SCA 输出。详情请联系Amptek公司或查阅DP5说明书。


图4. X-123架构和接线图。
X-123参数说明：
系统性能
能量分辨率 在5.9 keV能量处半高全宽为145-230 eV。
具体数值因探测器、峰化时间和温度的不同而不同。
可探测能谱范围 在1.5-25keV能量范围中X射线探测效率>25%。
超过该能量范围则探测效率会有一定下降。
最大计数率
受峰化时间影响。开启堆积判弃功能时，
50%空载时间下推荐的最大计数率如下表。
DP5 峰化时间（µs） 2.4 6.4 25.6
成形时间（µs） 1.0 2.9 11.6
推荐的最大计数率 1.2x105 4.6x104 1.2x104
 
探测器和前放
探测器类型 Si-PIN，SDD或CdTe。
探测器面积 6 mm2-25 mm2。
探测器厚度 300 µm和500 µm，点击此处查看效率曲线。
铍窗厚度 1mil(25µm)或0.2mil(12.5µm)，点击此处查看透射曲线。
准直器 多层，点击此处查看更多信息。
热电致冷 两级。
前放类型 AMPTEK公司为用户定制的可利用高压连接复位的前放。
脉冲处理器
增益 结合使用粗调和微调增益可获得从0.84到127.5连续可调的所有增益。
粗调增益 通过软件可选从1.12到102的共16个对数档：
 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。
微调增益 从0.75到1.25，通过软件可选，10bit精度。
最大刻度 增益为1时输入脉冲为1000 mV。
增益稳定性 <20 ppm/℃（典型情况）。
脉冲形状 梯形。
峰化时间 通过软件可选0.8到102µs间的24个峰化时间，
近似对数间隔，相当于0.4至45 µs的半高斯成形时间。
空载时间 总的空载时间为1.05倍的峰化时间，无转换时间。
脉冲对分辨时间
（快通道）		 120 ns
多通道分析器
通道数 通过软件可选：8k，4k，2k，1k，0.5k或0.25k道。
预设值 时间，总计数，感兴趣能区（ROI）计数，单道计数。
数据传输
USB 全速2.0 （12Mbps）
串口 标准RS232接口（115.2k或57.6 k波特）
以太网 10BASE-T标准（10Mbps，双绞线）
电源
标准输入 一般情况下输入为+5 V，500mA直流电（2.5W）；
而电流和探测器温差ΔT强相关，300-800mA可变；
另外配有交流电源适配器。
输入电源范围 4 V-6 V（300-200 mA，最大500 mA）。
高压电源 内置倍增器，可达 400 V。
制冷器 闭环控制器，温差最大为ΔTmax =85℃。
常规参数和工作环境
工作温度 -20℃到+50℃。
保修期 1年。
典型寿命 视实际使用情况，一般为5至10年。
仓储和物流 长期存放：干燥环境下10年以上；
一般的仓储和物流：-20℃到+50℃，10%到90%的湿度，无凝结。
标准检测 符合RoHS标准。
TUV认证：
认证编号：CU 72101153 01；
检测于：UL61010-1:2009 R10.08；
CAN/CSA-C22.2 61010-1-04+GI1。
连线
USB 标准USB Mini接口
RS232
标准2.5 mm立体声耳机接口
尖端 发送数据 电脑DB9针脚2（DB25针脚3）
环 接收数据 电脑DB9针脚3（DB25针脚2）
套管 信号地 电脑DB9针脚5（DB25针脚7）
以太网 标准以太网连接器（RJ-45）
电源接口 Hirose Electric生产的MQ172-3PA(55)，配接插头：MQ172-3SA-CV。
其他线缆
  16针接口（两排八脚，2 mm间距，Samtec产品编号ASP-135096-01）
和如下排线配套使用：Samtec产品编号TCMD-08-S-XX.XX-01；
上排为奇数针，下排为偶数针。右上为针1，右下为针2。
针号 名称 针号 名称
1 SCA1 2 SCA2
3 SCA3 4 SCA4
5 SCA5 6 SCA6
7 SCA7 8 SCA8
9 AUX_IN_1 10 AUX_OUT_1
11 AUX_IN_2 12 AUX_OUT_2
13 IO2 14 IO3
15 GND 16 GND
 

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