GB T 11685-2003 半导体X射线探测器系统和半导体X射线能谱仪的测量方法.pdf
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1、ICS 27.120.01 F 80 华共.导体X导体X王GB/T 11685 2003 代替GBjT8992-1988, GB/T 11685-1989 Measurement procedures for semiconductor X-ray detector system and semiconductor X-ray energy spectrometers 2003-07-07发布 M毫. 中华人民共和国国家质量监督检验检菇总局2004-01-01实施发布GB/T 11685-2003 目次前言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2、. . . . . . . . . . E 1 范围. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 规范性引用文件. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 术语和定义. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 符号. . . . . . . . . . . . . .
3、. . . . . 4 5 一般原则 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 5. l 被测对象及其性能特性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 5. 2 测量设备. . . . . . ., . . . . . . . . . . . . . . . 4 5. 3 测量系统. . . . . . . . . . . . . . . . . 5 5. 4 测量条件. . 5 5. 5 测量要求. . . . . .
4、 6 6 能量分辨率和能谱畸变. . . . 6 6. 1 概述. . . . . 6 6. 2 电噪声的测量. . 6 6. 3 作为放大器时间常数函数的噪声线宽. . . . 8 6. 4 能量分辨率. . . . . . . 8 6. 5 峰谷比和峰尾比.10 7 积分非线性. 11 7. l 脉冲幅度分析法. 11 7. 2 电桥法. . 12 8 计数率效应.12 8. 1 概述.12 8. 2 能谱畸变. 12 8. 3 i昔峰位偏移. 13 8. 4 谱的能量分辨率和谱线形状. 14 8. 5 谱峰计数损失. 14 9 电压变化影响、温度效应和长时间不稳定性. . . . . 1
5、5 9. 1 概述. . 15 9. 2 交流供电电压变化的影响. 15 9. 3 温度效应16 9. 4 长时间不稳定性. 17 10 效率. . 17 10 1 概述. . 17 10. 2 利用玻璃荧光源测量窗衰减(对能量低于5keV的X射线的推荐方法). . 17 10. 3 高能区效率测量. . . . . . . . 20 11 过我效应. . . . . . . . . 23 11. 1 概述. . . . . . 23 11. 2 主放大器增益的恢复时间. . . 23 G/T 11685-2003 附录A(资料性附录)从X能量分辨率计算电噪声近似值的方法. . . . . .
6、 . . . 24 参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . .,. . . . 25 图l 被测特性的基本测量系统. . . . . . . . . . .,. 5 图2 典型的噪声测量脉冲幅度谱. . . . . . . . . . . . . ., . . . . . . . . 7 图3 用示波器和均方根电压表测噪声的测量系统. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 因4线性的测量和表示. . . . . . . . . . . . . . ., . . . . 12 图5 对计数率
7、效应造成谱畸变的测量系统. . . . . . . . . . . . . . . ,. 13 图6 死时间为td 的系统的输出计数率ro 和输入计数率r2 的关系. 14 因7 用单道分析器测量计数率损失的测量系统. . . . . . . . . 14 图8 作为快速放大器计数率函数所分析的镜K.和K,峰中的计数率. . . . . . . . . . . . . . 15 图9 温度效应的测量系统(以能谱仪为例). . . . . . . . . . . . . . 16 图10 窗厚度测量装置(剖面)示意图. . . . . . . . . . 18 图11 环型55FeX射线放射源、
8、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 图12 用8 m 镀窗探测器测得的谱. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 图13 用132 m 饭窗探测器测得的i昔. . . . . . . . . . . . . . . 19 图14 典型的扣除本底的谱线图. . . 20 图15 窗指标WE与窗厚关系典型特征图. . . 21 图16 241 Am 放射源低能射线和X
9、射线能i昔图. . . . . 22 图17 高能区的相对效率曲线. . 22 图18 过载脉冲后增益恢复的例子. . . . 23 表1 参考条件和标准试验条件. . . . . 5 表2测量常用放射源. . . . . . . . 9 表3标准玻璃的组分(质量分数). . . . . . 17 表455Fe 放射源激发标准玻璃得到的特征X射线. . . . . . 18 表5241 Am 的衰变数据. . . . . . 20 E 本标准是对GB/T8992-1988硅(银)X射线探测器系统测量方法和GB/T11685一1989半导体X射线能谱仪的测量方法的合并和修订。GB/T8992-1
10、988和GB/T11685-1989均是非等效采用IEC60759: 1983 (见参考文献1J)编制的。本标准代替GB/T8992-1988和GB/T11685-1989, 本标准包括半导体X射线探测器系统和半导体X射线能谱仪的测量方法。由于探测器系统的输出必须通过主放大器输入多道分析器,然后在多道分析器上获取X射线能i营方能观察和确定其性能特性,所以探测器系统和能谱仪基本上采用相同的测量方法。本标准既保留了GB/T116851989的完整性和GB/T8992-1988的可操作性,又通过有机地捏合,将两项标准合并为统一的新版本。本标准对GB/T8992-1988和GB/T11685-1989
11、的主要修改如下za) 对半导体X射线探测器系统的测量不限于硅(铿)X射线探测器系统;b) 对半导体X射线能谱仪,测量的是多道分析器上能i昔(全能峰及峰位或谱线)的性能特性;。第3章的术语和定义按物理意义和逻辑关系排列,增加了半导体探测器半导体X射线探测器系统和主放大器等术语,修改了窗、基线、工作距离等术语,删去了门、模拟一数字变换器等简单明了的术语$参考IEC60759增加了第11章过载效应气修改了少量符号,例如,多道分析器的道数(道址)用m,而不用N或X,扩展和充实了第5章一般原则的内容,而测量要求(原基本要求)仅是其中的一条:规范了被测对象、测量设备和测量系统的概念g列出了主要被测的性能特
12、性;一一规定了测量的条件(包括环境条件和放射源等), 一一指出了探测器系统和能谱仪采用相同的测量方法以及细节上的差异.将从X能量分辨率计算电噪声的近似值的内容由正文调整为附录A,规范了章条的标题和内容,例如,将第7章的标题由脉冲幅度线性直接改为积分非线性,第9章的标题由脉冲幅度稳定性改为电压变化影响、温度效应和长时间不稳定性;为提高本标准的可操作性,适应新技术的发展,测量中一般给出通用方法,特别具体的方法则用示例的形式给出s格式按GB/T1. 1-2000等标准的要求编写,在一些条中增加了子条标题,将图和表集中到正文的后面。本标准的附录A是资料性附录。本标准由全国核仪器仪表标准化技术委员会提出
13、。本标准由核工业标准化研究所归口。本标准起草单位g核工业标准化研究所.本标准主要起草人2熊正隆。GB/T 11685-2003 言H前d) 田e) f) g) h) j) GB/T 11685-2003 半导体X射线探测器系统和半导体X射线能谱仪的测量方法范围本标准规定了半导体X射线探测器系统和半导体X射线能谱仪主要特性的测量方法。本标准适用于半导体X射线探测器系统和半导体X射线能谱仪主要性能的测量。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是
14、否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。GB/T 4079-1994 用于电离辐射探测器的放大器和电荷灵敏前置放大器的测试方法(GB/T 4079-1994. neq IEC 61151: 1992. Nuclear instrumentation-Ampliliers and preampliliers used with detector of ionizing radiation-Test procedures) GB/T 4960. 6-1996 核科学技术术语核仪器仪表(GB/T4960. 6-1996. neq IEC 60050 (lEV 50
15、) .International Electrotechnical V ocabulary. Chapter 391-394) 3 3. 1 3.2 3.3 3.4 3.5 术语和定义GB/T 4960. 6确立的以及下列术语和定义适用于本标准。半导体探测器semiconductor deteclor 通常利用核辐射在半导体中产生的过剩自由电荷载流子的运动来探测人射辐射的探测器。GB/T 4960. 6-1996的2.4. lJ 注2本标准中的术语探测器若无特别说明均指半导体探测器.死层(半导体探测器的)dead layer( of semiconductor detector) 半导体探测器
16、中的一个层,粒子在该层内损失的能量的大部分对形成的信号元贡献。GB/T 4960. 6-1996的2.4.26J窗(探测器的)window(ol detector) 探测器中便于让被测辐射穿透过去的部分。GB/T 4960. 6-1996的2.1. 26J 半导体探测器的几何形状geometry of semiconductor detector 在正常工作条件下,半导体探测器的灵敏体积的形状。效率(半导体探测器对单能辐射源的)radiation source) efficiency(of semiconductor detector for mono-energetic l GB/T 116
17、85-2003 半导体探测器测到谱分布中的粒子数与在同一时间间隔内射入探测器有效体积中的该种粒子数的比值。3.6 能量分辨率(半导体探测器的)energy resolution(of semiconductor detector) 半导体探测器对能谱的半高宽(FWHMl的贡献(包括探测器的漏电流噪声1.通常用能量单位表示。3. 7 半高宽(FWHMlfull width at half maximum(FWHMl 在单峰构成的分布曲线上,峰值一半处,曲线上两点的横坐标间的距离。注:如果该曲线由几个峰组成,则每个峰都有一个半高宽.GB/T 4960.6-1996的3.2.20J3.8 十分之一高
18、宽(FWTMlfull width at tenth maximum(FWTMl 在单峰构成的分布曲线上,峰值十分之一处,曲线上两点横坐标间的距离。3.9 半导体X射线探测器系统semiconductor X-ray detector system 利用对X射线灵敏的半导体探测器产生与X射线能量成正比的电信号(电子空穴对的数目)的原理测量X射线的系统。它通常由半导体X射线探测器、低噪声前置放大器和低温真空装置三部分组成,以下简称探测器系统。3. 10 半导体X射线能谱仪semicondudor X-ray energy spectrometer 由探测器系统、探测器偏压电源、主放大器和多道分析
19、器(包括计算机化的多道分析器)组成以测量X射线能量分布的仪器(以下简称能谱仪)。3. 11 3. 12 主放大器main amplifier 成形放大器sbaping amplifier 在放大器系统中,跟在前置放大器之后且包含有脉冲成形网络的放大器。GB/T 4079-1994的3.3J成形网络shaping network 由(一个或几个微分器组成的)高通网络和(几个积分器组成的)低通网络组成的网络。它可以减少(改变)前置放大器输出的脉冲宽度,从而提高其时间分辨率和信号噪声比。GB/T 4079-1994的3.1. lOJ 3. 13 偏置脉冲放大器biased pulse amplifi
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- GB 11685 2003 半导体 射线 探测器 系统 能谱仪 测量方法
