Germanium-Array-Detektoren
Der breitbandige Röntgenfluss von Synchrotronstrahlungsquellen hat die relativ alte experimentelle Technik wiederbelebt, die als Röntgenabsorptionsspektrometrie bekannt ist.
Der breitbandige Röntgenfluss von Synchrotronstrahlungsquellen hat die relativ alte experimentelle Technik wiederbelebt, die als Röntgenabsorptionsspektrometrie bekannt ist. Die Röntgenabsorptionsspektroskopie misst die Dämpfung eines Röntgenstrahls, der eine Probe durchdringt, genau wie bei den vertrauteren, Infrarot- oder UV-sensiblen Techniken. Typische Röntgenenergien liegen in der Größenordnung von 300 eV bis 30 keV oder darüber. Zum Vergleich: Sichtbares Licht liegt im Bereich von 2–3 eV und Infrarot-Energien von etwa 0,05–0,5 eV. Hochenergie-Röntgenabsorptionsübergänge involvieren Kernelektronen, die durch chemische Veränderungen der Valenzelektronen nur wenig gestört werden. Daher hat jedes Element charakteristische Absorptionskanten, an denen die Röntgenenergie gerade ausreicht, um einen bestimmten Typ von Kernelektronen freizusetzen. Da die Kanten im Allgemeinen energetisch gut getrennt sind, lässt sich mit der Technik der Röntgenabsorption die Umgebung jedes Elements von Kohlenstoff bis hin zu Transuranen auf einzigartige Weise untersuchen. Rechts ist ein verallgemeinertes Röntgenabsorptionsspektrum dargestellt.
Mirion war in der Entwicklung und Produktion von Germanium-Array-Detektoren für diese Anwendung stets führend. Nachfolgend finden Sie eine kurze Zusammenfassung unserer Ressourcen und Produkte.
Die meisten der von Mirion hergestellten Röntgenarray-Detektoren wurden mit diskreten LEGe™- oder Ultra-LEGe™-Detektorbauteilen ausgestattet, die an Reset-Vorstufen gekoppelt sind. Aufgrund der hohen Zählraten wird die integrierte Transistor-Reset-Vorstufe (I-TRP) ausschließlich in dieser Anwendung eingesetzt. Die Detektoren mit diskreten Bauteilen nutzen die Leistungsmerkmale der LEGI- und Ultra-LEGI-Detektoren voll aus, insbesondere die Energieauflösung mit kurzen Pulsverarbeitungszeiten (Formungszeiten). Diese Detektoren arbeiten gut mit Formungszeitkonstanten von 1/8 μs und mehr. Der Ultra-LEGI-Detektor erweitert den nutzbaren Energiebereich je nach Kryostatenfenster hinab bis zu einer Größenordnung von 300 eV. Aufgrund der Schwierigkeit bei der Handhabung einer großen Anzahl von Detektorelementen sind diskrete Array-Detektoren auf etwa 36 Kanäle begrenzt.
Mirion ist jetzt in der Lage, anhand fortschrittlicher fotolithografischer Techniken segmentierte planare Ge-Detektoren herzustellen. Diese Technologie eignet sich für die Herstellung von Pixeldetektoren, bei denen mehrere Elemente in einer einzigen Schicht Germanium angeordnet sind. Monolithische Array-Detektoren bieten eine verbesserte Packungsdichte im Vergleich zu diskreten Array-Detektoren. Die Packungsdichte ist definiert als die aktive Detektorfläche geteilt durch die durch den Array eingegrenzte Gesamtfläche. Monolithische Detektoren ohne Totraum zwischen den Elementen haben praktisch eine Packungsdichte von 100 %. Die Packungsdichte diskreter Array-Detektoren reicht in etwa von 35 bis 55 %. Die Packungsdichte ist ein wichtiger Faktor bei Anwendungen, die einen optimierten Raumwinkel und eine optimale Anpassung an den Erfassungsbereich erfordern.
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