Si-PIN X-123 डिटेक्शन सिस्टम

X-123 - एक कॉम्पैक्ट, हैंड-हेल्ड पैकेज में गामा-रे का पता लगाने के लिए एक संपूर्ण समाधान

तरल नाइट्रोजन का उपयोग किए बिना!

चित्र .1।

इसमें शामिल हैं:

गामा डिटेक्टर और प्रीएम्पलीफायर
डिजिटल पल्स प्रोसेसर और एमसीए
पीसी के साथ संगत बिजली आपूर्ति और सॉफ्टवेयर

लाभ

प्रणाली की संक्षिप्तता
उपयोग में आसानी
छोटा आकार (7 x 10 x 2.5 सेमी)
कम बिजली खपत (2.5W)
हल्का वजन (180 ग्राम)
USB और RS232 कनेक्शन
अन्य डिटेक्टर प्रकारों के साथ संगत

आवेदन

आरएफए
उपकरण के लिए RoHS/WEE अनुपालन
तकनीकी प्रक्रियाओं का नियंत्रण
कला और पुरातत्व

डिटेक्टर

Si-PIN गामा कण डिटेक्टर
2-चरण थर्मोइलेक्ट्रिक कूलर
क्षेत्र: 6 से 25 मिमी2
मोटाई: 300 और 500 माइक्रोन
मल्टी-चैनल कोलिमेटर

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सामान्य विशेषताएँ

रिज़ॉल्यूशन: 5.9 eV पर 145 से 260 eV FWHM
इष्टतम ऊर्जा सीमा: 1 keV से 40 keV
अधिकतम गिनती की गति: प्रति सेकंड 2 x 10 5 घटनाएँ तक

*विशिष्ट कार्यान्वयन उस कॉन्फ़िगरेशन पर निर्भर करता है जो दिए गए कार्य के लिए सबसे अधिक लागू होता है।

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चित्र 3. 6 mm2 / 500 µm डिटेक्टर का उपयोग करके प्राप्त 55 Fe का स्पेक्ट्रम।

X-123, Amptek में गामा डिटेक्टरों के 14 वर्षों के विकास का परिणाम है। कंपनी का दर्शन हमेशा कॉम्पैक्ट, कम शक्ति, उच्च प्रदर्शन वाले डिटेक्टरों का उत्पादन करना रहा है जिन्हें संचालित करना आसान है। X-123 इस दर्शन का एक उदाहरण है और यह एक आवास में XR100CR डिटेक्टर और चार्ज सेंसिटिव प्रीएम्पलीफायर, DP5 डिजिटल पल्स प्रोसेसर, मल्टी-चैनल एनालाइज़र (MCA), सॉफ़्टवेयर और PC5 पावर सप्लाई का संयोजन है। बस जरूरत है +5 V इनपुट वोल्टेज और कंप्यूटर से USB या RS232 कनेक्शन की।

विवरण

एम्पटेक गामा स्पेक्ट्रोमीटर में माहिर है जो छोटे, कम शक्ति वाले और उपयोग में आसान होते हैं। X-123 एक ही पैकेज में उच्च प्रदर्शन घटकों के साथ एम्पटेक के मानकों को जोड़ता है: XR100CR डिटेक्टर और प्रीएम्पलीफायर, DP5 डिजिटल पल्स प्रोसेसर और MCA, और PC5 पावर सप्लाई। परिणाम एक पूर्ण एकीकृत प्रणाली है जो आपकी हथेली में फिट हो जाती है। कई उपलब्ध प्रणालियों में, अकेले प्रीएम्पलीफायर बड़ा, भारी होता है, और पूरे X-123 डिटेक्शन सिस्टम की तुलना में अधिक बिजली की खपत करता है। इसे चलाने के लिए केवल दो कनेक्शन की आवश्यकता होती है: +5 V और एक मानक RS-232 या USB कनेक्टर।

डिटेक्टर में Si-PIN फोटोडायोड है: गामा कण सिलिकॉन में परस्पर क्रिया करते हैं और औसतन एक इलेक्ट्रॉन-होल युग्म बनाते हैं, जिनमें से प्रत्येक 3.62 eV की ऊर्जा हानि के लिए जिम्मेदार होता है, जो कि इनपुट सिग्नल है।

डिटेक्टर को इनपुट फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर के साथ बेस पर थर्मोइलेक्ट्रिक कूलर पर लगाया जाता है और इसे चार्ज-सेंसिटिव प्रीएम्पलीफायर से जोड़ा जाता है। थर्मोइलेक्ट्रिक कूलर डिटेक्टर और प्रीएम्पलीफायर में इलेक्ट्रॉनिक्स से शोर को कम करता है, लेकिन कूलिंग उपयोगकर्ता के लिए खुली और समझने योग्य रहती है: यह एक सामान्य एयर कंडीशनिंग सिस्टम की तरह काम करता है। चार्ज-सेंसिटिव प्रीएम्पलीफायर क्लासिक फीडबैक का उपयोग करता है, डिटेक्टर को उच्च वोल्टेज के माध्यम से पल्स को उसकी प्रारंभिक स्थिति में रीसेट करता है।

DP5 पल्स प्रोसेसर एक डिजिटल प्रोसेसर है जो अधिकांश समान प्रणालियों में पाए जाने वाले पल्स एम्पलीफायर और मल्टीचैनल एनालाइज़र (MCA) दोनों की जगह लेता है। डिजिटल तकनीक के उपयोग से निम्नलिखित प्रमुख मापदंडों में सुधार होता है:

1) बेहतर प्रदर्शन, बेहतर रिज़ॉल्यूशन और उच्च गिनती गति;

2) विकल्पों को कॉन्फ़िगर करने में उत्कृष्ट लचीलापन;

3) बेहतर स्थिरता। DP5 प्रीएम्पलीफायर से आउटपुट सिग्नल को डिजिटाइज़ करता है, सिग्नल पर वास्तविक समय डिजिटल प्रोसेसिंग लागू करता है, पीक एम्पलीट्यूड का पता लगाता है और (डिजिटल रूप से) इन मानों को मेमोरी हिस्टोग्राम में एकत्रित करता है, जिससे ऊर्जा स्पेक्ट्रम बनता है। स्पेक्ट्रम को फिर ऊपरी स्तर - उपयोगकर्ता के पीसी पर प्रेषित किया जाता है।

DP5 में निम्नलिखित कार्यों को कार्यान्वित करने के लिए 6 मुख्य फ़ंक्शन ब्लॉक हैं:

1) एनालॉग इनपुट फ़िल्टर;

2) एडीसी;

3) इलेक्ट्रॉनिक सिग्नल जनरेटर;

4) पल्स चयन तर्क;

5) हिस्टोग्राम;

6) कनेक्टिंग तार (जिसमें माइक्रोकंट्रोलर शामिल है) और सॉफ्टवेयर।

एक बिजली आपूर्ति है, PC5। इनपुट वोल्टेज लगभग +5 V है, जिसमें 200 mA का करंट है। PC5 डिजिटल प्रोसेसर और प्रीएम्पलीफायर द्वारा आवश्यक सभी कम वोल्टेज उत्पन्न करने के लिए स्विच का उपयोग करता है। इसमें 400 V तक बायस वोल्टेज उत्पन्न करने के लिए एक उच्च वोल्टेज भी शामिल है, और एक थर्मोइलेक्ट्रिक कूलर को शक्ति प्रदान करता है जो 85 C की अधिकतम तापमान सीमा के साथ एक बंद-लूप फीडबैक लूप प्रदान करता है। इन दोनों घटकों को उत्पादन के समय प्रत्येक डिटेक्टर के लिए अनुकूलित किया जाता है।

संपूर्ण सिस्टम 7 x 10 x 2.5 cm3 एल्युमिनियम केस में रखा गया है। यह मानक विन्यास है, जिसके लिए केवल दो कनेक्शन की आवश्यकता होती है: +5 V और PC से USB या RS232 कनेक्शन। यदि X123 को अन्य उपकरणों के साथ एकीकृत किया जाता है, तो DP5 कई अतिरिक्त इनपुट और आउटपुट का समर्थन करता है। इसमें एक मल्टी-चैनल एनालाइज़र सर्किट और चयनात्मक सिग्नल मेमोरी, समय नियंत्रण और एक सिंगल-चैनल एनालाइज़र शामिल है।

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चित्र 4. X-123 आर्किटेक्चर और कनेक्शन आरेख।

X-123 विनिर्देश

सामान्य

ऊर्जा संकल्प

अर्ध-ऊंचाई पर 145 से 260 eV शिखर तक। डिटेक्टर, शिखर समय और तापमान पर निर्भर।

ऊर्जा रेंज

1.5 से 25 keV ऊर्जा वाले गामा कणों के लिए दक्षता >25%। इस सीमा के बाहर उपयोग संभव है, लेकिन कम दक्षता के साथ।

अधिकतम गिनती गति

पीक टाइम पर निर्भर करता है। पल्स ओवरलैप रिजेक्शन के साथ 50% डेड टाइम पर अनुशंसित अधिकतम नीचे दिखाए गए हैं:

DP5 पीक समय (µs)	2.4	6.4	25.6
समय निर्माण (µs)	1.0	2.9	11.6
अनुशंसित अधिकतम गति	1.2 · 10 ⁵	4.6 x 10 ⁴	1.2 x 10 ⁴

डिटेक्टर और प्रीएम्पलीफायर

डिटेक्टर प्रकार

Si-PIN (SDD या CdTe के साथ भी उपलब्ध)

डिटेक्टर की संवेदनशील सतह का क्षेत्रफल

6 मिमी2 ^से 25 ^{मिमी2}

डिटेक्टर मोटाई

500 µm, s m. दक्षता वक्र

बेरिलियम विंडो की मोटाई

1 मिल (25 µm), या 0.5 मिलियन (12.5 µm), m. स्थानांतरण वक्र के साथ

समांतरित्र

बहुपरती

थर्मोइलेक्ट्रिक कूलर

2-स्टेज

पूर्व-प्रवर्धक

उच्च वोल्टेज रीसेट के साथ मूल एम्पटेक उत्पादन

पल्स प्रोसेसर

श्रेणी

मोटे और महीन श्रृंखला समायोजन का संयोजन, 0.84 से 127.5 तक आसानी से समायोज्य।

मोटा प्रवर्धन

16 तार्किक चरणों में 1.12 से 102 तक चयन योग्य सॉफ्टवेयर। 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

बढ़िया संवर्द्धन

सॉफ्टवेयर चयन योग्य, 0.75 से 1.25 तक, 10 सेकंड 10-बिट रिज़ॉल्यूशन।

पूर्ण पैमाने

1000mV इनपुट पल्स @ X1 लाभ

स्थिरता

<20 पीपीएम/°C (सामान्य)

नाड़ी का आकार

चतुर्भुज

सटीक समय

24 सॉफ्टवेयर शिखर समय 0.8 से 102 μs तक, इसी प्रकार अर्ध-गौसियन आकार देने का समय 0.4 से 45 μs तक।

सिग्नल के निष्क्रिय रहने का अंतराल

कुल डाउनटाइम 1.05x पीक टाइम है। कोई रूपांतरण समय नहीं।

फास्ट स्टीम पल्स चैनल रिज़ॉल्यूशन समय

120 एनएस

एमसीए

चैनलों की संख्या

सॉफ्टवेयर चयन योग्य: 8k, 4k, 2k, 1k, 0.5k या 0.25k चैनल

प्रदर्शन

समय, कुल स्कोर, चैनल स्कोर

संबंध

USB

2.0 पूर्ण गति (12 एमबीपीएस)

आनुक्रमिक द्वार

मानक RS232 या 115.2k 57.6k

ईथरनेट

10बेस-टी

पोषण

नाममात्र इनपुट

+5 VDC 500 mA (2.5 वाट) पर (सामान्य)। करंट ΔT डिटेक्टर पर अत्यधिक निर्भर है। 5 VDC पर रेंज 300 से 800 mA है। AC एडाप्टर उपलब्ध है।

इनपुट सिग्नल रेंज

4 वी से 6 वी (300 से 200 एमए, 500 एमए)

उच्च वोल्टेज

आंतरिक गुणक 400V तक समायोज्य

पावर कूलिंग

_{डेल्टा_टी अधिकतम} = 85°C के साथ बंद लूप नियंत्रक

सामान्य

परिचालन तापमान

-20°C से +50°C

वारंटी अवधि

1 वर्ष

डिवाइस का सेवा जीवन

5 से 10 वर्ष तक, उपयोग पर निर्भर करता है

भंडारण और परिवहन

दीर्घकालिक भंडारण: शुष्क वातावरण में 10+ वर्ष
सामान्य भंडारण और परिवहन: -20°C से +50°C, 10 से 90% आर्द्रता गैर-संघनक

पत्र-व्यवहार

RoHS अनुपालक

TUV प्रमाणन
प्रमाणपत्र संख्या: 72101153 CU 01
परीक्षण किया गया: UL 61010-1: 2009 R10.08
CAN/CSA-C22.2 61010-1-04 + Gi1

कनेक्टर्स

USB

मानक USB मिनी कनेक्टर

आरएस232

मानक 2.5 मिमी हेडफोन जैक.

बख्शीश	संचारित	पीसी DB9 पिन 2 (DB25 पिन 3 पर) प्राप्त करने के लिए
अँगूठी	प्राप्त करें	पीसी ट्रांसमिशन के लिए DB9 पिन 3 (DB25 पिन 2 से)
आस्तीन	धरती	पीसी ग्राउंड के लिए DB9 पिन 5 (DB25 पिन 7 पर)

ईथरनेट

मानक ईथरनेट कनेक्टर (RJ-45)

कौआ

हिरोसे MQ172-3PA (55), प्लग मैटिंग: MQ172-3SA-CV

सहायक

2x8 16-पिन 2 मिमी (सैमटेक पार्ट नंबर ASP-135096-01)। (सैमटेक P/N TCMD-08-S-XX.XX-01 के साथ संगत। शीर्ष पंक्ति विषम संपर्क, निचली पंक्ति पिन। शीर्ष दायाँ संपर्क = 1, निचला दायाँ संपर्क = 2।

संपर्क #	नाम	संपर्क #	नाम
1	एससीए1	2	एससीए2
3	SCA3	4	एससीए4
5	SCA5	6	एससीए6
7	एससीए7	8	एससीए8
9	AUX_IN_1	10	AUX_OUT_1
11	AUX_IN_2	12	AUX_OUT_2
१३	आईओ2	14	IO3
15	जीएनडी	16	जीएनडी

सॉफ्टवेयर इंटरफ़ेस

एडीएमसीए

X-123 को Amptek ADMCA डिस्प्ले और समर्पित सॉफ़्टवेयर द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है। यह प्रोग्राम X-123 को पूरी तरह से नियंत्रित और कॉन्फ़िगर करता है, डेटा प्राप्त करता है और प्रदर्शित करता है। यह ROI, कैलिब्रेशन, पीक सर्च आदि का समर्थन करता है। ADMCA सॉफ़्टवेयर में XRF विश्लेषण के लिए एक इंटरफ़ेस और एक सॉफ़्टवेयर पैकेज शामिल है। यह PC संगत कंप्यूटरों पर Windows 98SE या उच्चतर (केवल 32-बिट सिस्टम) के तहत चलता है। Windows XP PRO SP2 या बाद का।

डीपीपी एपीआई

X-123 एक DLL लाइब्रेरी के रूप में एप्लीकेशन प्रोग्रामिंग इंटरफ़ेस (API) के साथ आता है। उपयोगकर्ता इस लाइब्रेरी का उपयोग कस्टम एप्लिकेशन के लिए X-123 को नियंत्रित करने या इसे किसी बड़े सिस्टम के साथ इंटरफ़ेस करने के लिए आसानी से अपना कोड लिखने के लिए कर सकता है। API का उपयोग कैसे करें, इस पर VB, VC++, आदि में उदाहरण दिए गए हैं। एक विंडो CE/पॉकेट PC संस्करण भी प्रदान किया गया है।

वीबी सॉफ्टवेयर डेमो

VB डेमो सॉफ़्टवेयर एक पर्सनल कंप्यूटर पर चलता है और उपयोगकर्ता को डेटा संग्रह शुरू करने और रोकने और डेटा फ़ाइलों को सहेजने के लिए X-123 को कॉन्फ़िगर करने की अनुमति देता है। यह स्रोत कोड के साथ आता है और उपयोगकर्ता द्वारा संशोधित किया जा सकता है। इस सॉफ़्टवेयर का उद्देश्य यह प्रदर्शित करना है कि USB या RS-232 इंटरफ़ेस के माध्यम से X-123 को मैन्युअल रूप से कैसे नियंत्रित किया जाए, DPP API का उपयोग न करके, बुनियादी कॉल का उपयोग करके। यह मुख्य रूप से गैर-विंडोज प्लेटफ़ॉर्म के लिए सॉफ़्टवेयर लिखते समय आवश्यक है।

विकल्प

बेरिलियम विंडो की अन्य मोटाई (0.3 मिमी - 7.5 µm)।
बड़े प्रवाह के लिए कोलिमेटर्स का एक सेट।
वैक्यूम निष्पादन
इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों के उत्पादन में एक घटक के रूप में

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चित्र 5. X-123 डिटेक्टर के संस्करण.

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चित्र 6. केस में PA-230 प्रीएम्पलीफायर के साथ X-123। यह विकल्प X-123 डिटेक्टर के समान ही है, सिवाय इसके कि डिटेक्टर/प्रीएम्पलीफायर को इलेक्ट्रॉनिक्स केस से निकाल कर एक लचीले तार के माध्यम से उससे जोड़ा जाता है।

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चित्र 7. Si-PIN और SDD डिटेक्टरों के लिए रिज़ॉल्यूशन बनाम निर्माण समय/पीक समय।

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चित्र 8. विभिन्न शिखर समय के लिए रिज़ॉल्यूशन बनाम गणना दर।

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चित्र 9. इनपुट गणना दर की आउटपुट गणना दर पर निर्भरता।

कोलिमेटर का उपयोग करना

सभी Si-PIN डिटेक्टर स्पेक्ट्रल संवेदनशीलता को बेहतर बनाने के लिए बिल्ट-इन कोलिमेटर से लैस हैं। गामा कण डिटेक्टर के सक्रिय आयतन की सीमा के पास परस्पर क्रिया करते हैं और आंशिक चार्ज संग्रह के कारण छोटे पल्स उत्पन्न कर सकते हैं। इन पल्स के परिणामस्वरूप एक स्पेक्ट्रम बनता है, जो कुछ मामलों में उपयोगी सिग्नल को धुंधला कर देता है। बिल्ट-इन कोलिमेटर सक्रिय आयतन में गामा कणों के प्रवाह को सीमित करता है, जहाँ एक "क्लीन" सिग्नल होता है। डिटेक्टर के प्रकार के आधार पर, कोलिमेटर निम्न कर सकते हैं:

सिग्नल-टू-शोर अनुपात में सुधार
सीमा प्रभाव को कम करना
झूठी चोटियों को खत्म करें

वैक्यूम निष्पादन

X-123CR 10-8 टॉर तक के दबाव पर हवा और वैक्यूम दोनों में काम कर सकता है। वैक्यूम में X-123CR को संचालित करने के दो विकल्प हैं: 1) संपूर्ण X-123CR डिटेक्टर और प्रीएम्पलीफायर को चैंबर के अंदर रखा जा सकता है। X-123CR को संचालित करने के लिए आवश्यक 1 W बिजली को ज़्यादा गरम होने और नष्ट होने से बचाने के लिए, चार माउंटिंग छेदों का उपयोग करके चैंबर की दीवारों के लिए अच्छी तापीय चालकता सुनिश्चित की जानी चाहिए। 2) X-123CR को वैक्यूम चैंबर के बाहर रखा जा सकता है, चैंबर में एक्स-रे का पता लगाने के लिए एक मानक ConFlat पोर्ट का उपयोग किया जाता है।

दक्षता वक्र

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चित्र 10 (रैखिक) XR-100CR डिटेक्टर के लिए वास्तविक कुल ऊर्जा पहचान दक्षता को दर्शाता है। यह दक्षता इस संभावना से मेल खाती है कि गामा कण डिटेक्टर में प्रवेश करेंगे और फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के परिणामस्वरूप डिटेक्टर के अंदर अपनी सारी ऊर्जा खो देंगे।

चित्र 11 (लघुगणक)। फोटोइलेक्ट्रिक इंटरैक्शन की संभावना से एक फोटॉन के गुजरने पर इंटरैक्शन की संभावना को दर्शाता है जिसके परिणामस्वरूप कुल ऊर्जा कम हो जाएगी। यह दिखाया गया है कि कम ऊर्जा पर फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रबल होता है, लेकिन 40 केवी से ऊपर की ऊर्जा पर कॉम्पटन प्रभाव प्रबल होता है, जब डिटेक्टर में फोटॉन अपनी लगभग सारी ऊर्जा खो देते हैं।

X-123 अनुप्रयोग: RoHS/WEEE अनुपालन

RoHS/WEEE [खतरनाक पदार्थों/अपशिष्ट विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का प्रतिबंध] निर्देशों के अनुसार इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग को अपने उत्पादों को उनके घटक घटकों की अधिकतम संरचना के अनुसार प्रमाणित करना आवश्यक है। X123 का उपयोग XRF जैसे गुणवत्ता कार्यक्रम के भाग के रूप में RoHS/WEEE अनुपालन की निगरानी के लिए किया जा सकता है। यह उपयोगकर्ताओं को अलग-अलग तत्वों की सांद्रता को जल्दी, सटीक और गैर-विनाशकारी तरीके से मापने की अनुमति देता है। कंपनियाँ आपूर्तिकर्ता अनुपालन की निगरानी कर सकती हैं और अपने स्वयं के अनुपालन का प्रदर्शन कर सकती हैं। X123 OEM और अंतिम उपयोगकर्ताओं को एक सुविधाजनक, छोटे, उपयोग में आसान उपकरण में एक शक्तिशाली गामा स्पेक्ट्रोमीटर प्रदान करता है जिसे बाजार में कम से कम समय में लाने के लिए जल्दी से तैनात किया जा सकता है। स्पेक्ट्रोमीटर के लिए कोई अतिरिक्त इंजीनियरिंग आवश्यकताएँ नहीं हैं और सभी घटकों का निर्माण इन-हाउस किया जा सकता है। बस एक +5V आपूर्ति और एक PC से USB या RS232 कनेक्शन की आवश्यकता है।

X-123 आकार के लिए प्रदर्शन का त्याग नहीं करता है। 55 Fe का 5.9 keV पीक रिज़ॉल्यूशन डिटेक्टर के प्रकार और अधिग्रहण समय के आधार पर 145 eV FWHM से 260 eV FWHM तक होता है। यह X-123 को एक टर्नकी सिस्टम बनाता है, जो तेजी से उत्पाद विश्लेषण के लिए एक उत्कृष्ट विकल्प है, और OEM को बाजार में तेजी से समय प्रदान करता है।

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