X-123SDD डिटेक्शन सिस्टम

X-123SDD एक पूर्ण एक्स-रे डिटेक्शन समाधान है, जिसमें सिलिकॉन ड्रिफ्ट डिटेक्टर है, जो एक कॉम्पैक्ट पैकेज में है और आपके हाथ में फिट हो जाता है।

तरल नाइट्रोजन के उपयोग के बिना

चित्र 1 स्पेक्ट्रोमीटर X-123SDD.

X-123SDD में शामिल है

सिलिकॉन ड्रिफ्ट डिटेक्टर (एसडीडी) और प्रीएम्पलीफायर
डिजिटल पल्स प्रोसेसर और विश्लेषक
आपके पीसी के साथ संगत पावर सप्लाई 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)
यूएसबी, आरएस232 और ईथरनेट कनेक्टर

आवेदन

एक्स-रे प्रतिदीप्ति विश्लेषण (एक्सआरएफ)
उपकरण के लिए RoHS/WEE अनुपालन
तकनीकी प्रक्रियाओं का नियंत्रण
कला और पुरातत्व

डिटेक्टर

एक्स-रे डिटेक्शन के लिए सिलिकॉन ड्रिफ्ट डिटेक्टर (एसडीडी)
2-चरणीय तापविद्युत शीतलन
क्षेत्र: 25 मिमी2
मोटाई: 500 माइक्रोन
बहुपरत समांतरक

सामान्य विशेषताएँ

संकल्प: 125-140 केवी, एफडब्ल्यूएचएम 5.9 केवी पर
इष्टतम ऊर्जा रेंज: 1 keV से 40 keV तक
अधिकतम गणना दर: 5.6 x 105 घटनाएँ प्रति सेकंड तक

X-123SDD, एम्पटेक द्वारा एक्स-रे डिटेक्टरों के 15 वर्षों के विकास का परिणाम है। कंपनी का दर्शन हमेशा कॉम्पैक्ट, कम बिजली की खपत, उच्च प्रदर्शन वाले डिटेक्टरों का उत्पादन करना रहा है जिन्हें संचालित करना आसान है। X-123SDD इस दर्शन का एक उदाहरण है और यह XR-100SDD सिलिकॉन ड्रिफ्ट एक्स-रे डिटेक्टर और इसके चार्ज सेंसिटिव प्रीएम्पलीफायर का संयोजन है; DP5 डिजिटल पल्स प्रोसेसर, MCA, सॉफ्टवेयर और PC5 पावर सप्लाई एक ही हाउसिंग में। और इन सबके लिए केवल +5 V DC और USB, RS232 या ईथरनेट के माध्यम से कंप्यूटर से कनेक्शन की आवश्यकता होती है।

एसडीडी_12

चित्र 2 सिलिकॉन ड्रिफ्ट डिटेक्टर (एसडीडी) का उपयोग करके प्राप्त 55Fe का स्पेक्ट्रम।

विवरण

X-123SDD एम्पटेक के उच्च-गुणवत्ता वाले एक्स-रे स्पेक्ट्रोमेट्री घटकों को एक ही पैकेज में जोड़ता है: (1) प्रीएम्पलीफायर के साथ एक XR-100SDD एक्स-रे डिटेक्टर, (2) MCA के साथ एक DP5 डिजिटल पल्स प्रोसेसर, और (3) एक PC5 पावर सप्लाई। परिणाम एक पूर्ण प्रणाली है जो प्रदर्शन का त्याग किए बिना आपके हाथ में फिट हो जाती है। X-123SDD को संचालित करने के लिए केवल +5VAC और एक मानक PC कनेक्शन की आवश्यकता होती है। X-123 के साथ, कोई भी व्यक्ति उच्च-गुणवत्ता वाले एक्स-रे स्पेक्ट्रा को जल्दी से प्राप्त कर सकता है।

X-123SDD एक सिलिकॉन ड्रिफ्ट डिटेक्टर (SDD) का उपयोग करता है जो Si-PIN फोटोडायोड के समान है, लेकिन एक अद्वितीय इलेक्ट्रोड संरचना के साथ जो बेहतर रिज़ॉल्यूशन और गिनती की गति प्रदान करता है। SDD एक थर्मोइलेक्ट्रिक कूलर पर एक इनपुट फील्ड-इफ़ेक्ट ट्रांजिस्टर के साथ लगाया जाता है और एक चार्ज-सेंसिटिव प्रीएम्पलीफ़ायर से जुड़ा होता है। थर्मोइलेक्ट्रिक कूलिंग डिटेक्टर और प्रीएम्पलीफ़ायर में विद्युत शोर के स्तर को कम करता है, लेकिन साथ ही कूलिंग उपयोगकर्ता के लिए खुली और समझने योग्य रहती है: यह एक पारंपरिक एयर कंडीशनिंग सिस्टम की तरह काम करता है।

DP5 पल्स प्रोसेसर एक दूसरी पीढ़ी का डिजिटल पल्स प्रोसेसर (DPP) है जो समान प्रणालियों में पाए जाने वाले सिग्नल एम्पलीफायर और मल्टीचैनल एनालाइज़र (MCA) दोनों को प्रतिस्थापित करता है। डिजिटल तकनीक का उपयोग निम्नलिखित प्रमुख मापदंडों में सुधार प्रदान करता है: (1) बेहतर प्रदर्शन, जैसे बेहतर रिज़ॉल्यूशन और उच्च गिनती दर; (2) सॉफ़्टवेयर के माध्यम से चयनित सेटिंग्स को कॉन्फ़िगर करने में उत्कृष्ट लचीलापन; (3) परिणामों की बेहतर स्थिरता और पुनरुत्पादकता। DPP वास्तविक समय डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग का उपयोग करके प्रीएम्पलीफायर से आउटपुट सिग्नल को डिजिटाइज़ करता है, पीक एम्पलीट्यूड का पता लगाता है और इन मानों को मेमोरी हिस्टोग्राम में एकत्र करता है, जिससे एक ऊर्जा स्पेक्ट्रम उत्पन्न होता है। फिर स्पेक्ट्रम को उपयोगकर्ता के पीसी में स्थानांतरित कर दिया जाता है। PC5 डिटेक्टर को पावर, प्रीएम्पलीफायर को कम वोल्टेज और डिटेक्टर को उच्च बायस वोल्टेज प्रदान करता है, और थर्मोइलेक्ट्रिक कूलिंग को पावर देता है, जो 85 °C के अधिकतम तापमान अंतर के साथ एक बंद-लूप नियंत्रण प्रदान करता है। यह सब प्रदान किए गए सॉफ़्टवेयर द्वारा नियंत्रित किया जाता है। X-123SDD को +5V तथा लगभग 300 mA धारा द्वारा ऊर्जा प्राप्त होती है।

संपूर्ण प्रणाली 7 x 10 x 2.5 सेमी 3 माप वाले एल्यूमीनियम आवास में रखी गई है। डिटेक्टर 0 से 22.86 सेमी लंबाई (वैक्यूम फ्लैंज उपलब्ध हैं) तक के एक्सटेंशन केबल पर लगाया गया है। मानक कॉन्फ़िगरेशन में, केवल 2 कनेक्शन आवश्यक हैं: बिजली की आपूर्ति (+ 5 वी) और एक पीसी कनेक्शन (यूएसबी, आरएस 232 या ईथरनेट)। यदि X123 अन्य उपकरणों के साथ एकीकृत है तो कई अतिरिक्त इनपुट और आउटपुट भी उपलब्ध हैं। इसमें एक मल्टी-चैनल विश्लेषक श्रृंखला और चयनात्मक सिग्नल मेमोरी, समय नियंत्रण और एकल-चैनल विश्लेषक शामिल हैं। X-123SDD डेटा अधिग्रहण और नियंत्रण सॉफ्टवेयर के साथ पूरा आता है। इसमें कस्टम सॉफ़्टवेयर के साथ इकाई को एकीकृत करने के लिए एक DLL एप्लिकेशन प्रोग्रामिंग इंटरफ़ेस (API) भी शामिल है। एक्स-रे स्पेक्ट्रम विश्लेषण, वैक्यूम हार्डवेयर, कई कोलिमेटर और माउंटिंग विकल्प, और एक्स-रे ट्यूब के लिए सॉफ्टवेयर वैकल्पिक रूप से एक पूर्ण कॉम्पैक्ट एक्सआरएफ सिस्टम बनाने के लिए जोड़ा जा सकता है।

x123sdd_1

चित्र 3 X-123SDD का ब्लॉक आरेख और कनेक्शन आरेख।

X-123SDD की विशेषताएँ

सामान्य

ऊर्जा संकल्प

5.9 keV पर 125 - 140 eV (आधे अधिकतम पर पूरी चौड़ाई)। शिखर समय और तापमान पर निर्भर।

विद्युत शोर स्तर

73 eV (आधे अधिकतम पर चौड़ाई)

शोर अनुपात करने के लिए संकेत

20,000:1 (5.9 keV से 1 keV तक गणना अनुपात)

ऊर्जा रेंज

1 से 25 keV ऊर्जा वाले एक्स-रे के लिए दक्षता >25%। इस सीमा के बाहर भी काम कर सकते हैं, लेकिन कम दक्षता के साथ।

अधिकतम गिनती गति

पीक टाइम पर निर्भर करता है। अनुशंसित पैरामीटर नीचे दी गई तालिका में प्रस्तुत किए गए हैं:

पीक समय DP5 (µs)	9.6	4.8	2.4	0.8
गठन समय (µs)	4.4	2.2	1.0	0.4
अनुशंसित अधिकतम गति	4.9 x 10 ⁴	1.0 x 10 ⁵	1.9 x 10 ⁵	5.6 x 10 ⁵
विशिष्ट रिज़ॉल्यूशन (5.9 keV पर eV FWHM)	130	135	140	155

डिटेक्टर और प्रीएम्पलीफायर

डिटेक्टर प्रकार

सिलिकॉन ड्रिफ्ट डिटेक्टर (एसडीडी)

डिटेक्टर क्षेत्र

25 मिमी2 (कोलाइमेटर क्षेत्र 17 मिमी2)

डिटेक्टर मोटाई

500 माइक्रोन

खिड़की की मोटाई

0.5 मिल (12.5 µm)

समांतरित्र

बहुपरती

तापविद्युत शीतलन

2-चरण (ΔTmax=85°)

प्रीएम्पलीफायर प्रकार

चार्ज सेंसिटिव, एम्पटेक द्वारा निर्मित।

प्रीएम्पलीफायर रूपांतरण अनुपात

1 mV/keV (सामान्य)

डिजिटल पल्स प्रोसेसर (डीपीपी)

पाना

मोटे और बारीक लाभ का संयोजन 0.84 से 127.5 तक निरंतर लाभ प्रदान करता है

मोटा प्रवर्धन

16 चरणों में 1.12 से 102.0 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

सूक्ष्म वृद्धि

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

पूर्ण पैमाने

X1 लाभ पर 1000 mV इनपुट पल्स

स्थिरता

<20 पीपीएम/°C (सामान्य)

नाड़ी का आकार

समलम्बाकार (आकार देने वाले समय t वाले अर्ध-गाऊसी प्रवर्धक का शिखर समय 2.2t है तथा यह समान शिखर समय वाले समलम्बाकार आकार के साथ तुलनीय है)

एडीसी घड़ी आवृत्ति

20 से 80 मेगाहर्ट्ज तक

सटीक समय

0.2 से 102 µs तक के 30 विभिन्न सॉफ्टवेयर चयन योग्य मान, जो 0.1 से 45 µs तक के अर्ध-गाऊसी आकार देने वाले समय के अनुरूप हैं।

पठार

प्रत्येक शिखर समय के लिए 16 सॉफ्टवेयर चयन योग्य मान (शिखर समय पर निर्भर), >0.05 µs.

वसूली

असममित, 16 सॉफ्टवेयर-चयन योग्य कनवल्शन दरें।

दो-पल्स संकल्प समय

120 नैनो सेकंड

सिग्नल के निष्क्रिय रहने का अंतराल

1.05 पीक समय. कोई रूपांतरण समय नहीं.

अधिकतम गिनती गति

4x10 ⁶ एस-1

मृत समय समायोजन

मैनुअल समायोजन। 1% तक सटीकता।

पल्स चयन विकल्प

ओवरलैप अस्वीकृति, वृद्धि समय के अनुसार छंटाई, पास-थ्रू

मल्टी-चैनल विश्लेषक (एमसीए)

चैनलों की संख्या

सॉफ्टवेयर चयन योग्य: 8,000; 4,000; 2,000; 1,000; 500; या 250 चैनल

प्रति चैनल बाइट्स

3 बाइट्स (24 बिट्स) - 16.7x 106 सिग्नल

खुलने का समय

10 एमएस से 466 दिन तक

डेटा स्थानांतरण समय

12 ms (USB) या 280 ms (RS-232) में 1,000 चैनल

रूपांतरण समय

गुम

प्रीसेट

समय, चालानों की कुल संख्या, प्रति ROI चालानों की संख्या, 1 चैनल के माध्यम से प्रेषित चालानों की संख्या

एमसीएस समय आधार

10 ms/चैनल से 300 s/चैनल तक

बाह्य एमसीए नियंत्रण

इनपुट: पल्स तभी पास किया जाता है जब बाहरी लॉजिक सिस्टम द्वारा पास की अनुमति दी जाती है। सॉफ्टवेयर नियंत्रित।

सहायक I/O चैनल

एकल चैनल विश्लेषक (एससीए)

8 एससीए

डिजिटल आउटपुट

8 प्रोग्रामयोग्य सेटिंग्स के साथ दो स्वतंत्र आउटपुट: INCOMING_COUNT, PILEUP, MCS_TIMEBASE, आदि।

डिजिटल इनपुट

दो स्वतंत्र इनपुट, सॉफ्टवेयर से चयन योग्य

MCA_गेट, बाहरी_काउंटर

आई/ओ

उपयोगकर्ता अनुप्रयोग के लिए दो सामान्य I/O लाइनें

डिजिटल ऑसिलोस्कोप

ऑसिलोस्कोप डेटा कंप्यूटर पर प्रदर्शित होता है। सॉफ्टवेयर चुनता है कि आउटपुट सिग्नल का आकार दिखाना है या नहीं, ADC को इनपुट सिग्नल आदि दिखाना है या नहीं। इनका उपयोग डिबगिंग उपकरणों के लिए किया जाता है।

कनेक्टर्स

USB

यूएसबी 2.0 (12 एमबीपीएस)

धारावाहिक

मानक RS232

ईथरनेट

10बेस-टी

पोषण

नाममात्र इनपुट

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

इनपुट वोल्टेज रेंज

4 V से 5.5 V तक (0.4 - 0.7 A धारा पर)

संक्रमण प्रक्रिया की शुरुआत

<100 µs के लिए 2 A

उच्च वोल्टेज

आंतरिक गुणक, सॉफ्टवेयर नियंत्रित, -95 से -1500V तक

शीतलन विद्युत आपूर्ति

फीडबैक नियंत्रक ΔTmax = 85 °C

समग्र आयाम

DIMENSIONS

7 x 10 x 2.5 सेमी, विस्तार को छोड़कर

विस्तार की लंबाई

3.8 सेमी

वज़न

180 ग्राम

सामान्य

परिचालन तापमान

-20 %C से +50 %C तक

गारंटी

1 वर्ष

औसत सेवा समय

5 - 10 वर्ष, उपयोग पर निर्भर करता है

भंडारण और परिवहन

लंबी शेल्फ लाइफ: शुष्क वातावरण में 10+ वर्ष

सामान्य भंडारण और परिवहन: -20°C से +50°C, 10 से 90% आर्द्रता गैर-संघनक

पत्र-व्यवहार

RoHS अनुपालक

टीयूवी प्रमाणन

प्रमाणपत्र संख्या:सीयू 72101153 01

परीक्षण किया गया: UL 61010-1: 2009 R10.08

CAN/CSA-C22.2 61010-1-04 + Gi1

कनेक्टर्स

USB

मानक USB मिनी कनेक्टर. (X-123SDD USB संचालित नहीं है.)

आरएस232

मानक 2.5 मिमी हेडफोन जैक.

टिपट्रांसमिटपीसी रिसीव के लिए DB9 पिन 2 (DB25 पिन 3 पर)रिंगरिसीवपीसी ट्रांसमिट के लिए DB9 पिन 3 (DB25 पिन 2 पर)स्लीवग्राउंडपीसी ग्राउंड के लिए DB9 पिन 5 (DB25 पिन 7 पर)

ईथरनेट

मानक ईथरनेट कनेक्टर (RJ-45)

पोषण

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 सम संपर्क। शीर्ष दायाँ संपर्क = 1, निचला दायाँ संपर्क = 2।

नत्थी करना #	नाम	नत्थी करना #	नाम
1	एससीए1	2	एससीए2
3	एससीए3	4	एससीए4
5	एससीए5	6	एससीए6
7	एससीए7	8	एससीए8
9	ऑक्स_इन_1	10	ऑक्स_आउट_1
11	ऑक्स_इन_2	12	ऑक्स_आउट_2
१३	आईओ2	14	आईओ3
15	जीएनडी	16	जीएनडी

सॉफ्टवेयर इंटरफ़ेस

डीपीपीएमसी

X-123SDD को Amptek DPPMCA 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। DPPMCA सॉफ़्टवेयर में XRF विश्लेषण के लिए एक इंटरफ़ेस और एक सॉफ़्टवेयर पैकेज शामिल है। यह Windows XP PRO SP3 या बाद के संस्करण के तहत चलता है।

एसडीके

X-123SDD एक निःशुल्क सॉफ्टवेयर डेवलपमेंट किट (SDK) के साथ आता है। उपयोगकर्ता इस किट का उपयोग करके X-123SDD को नियंत्रित करने के लिए अपना कोड लिख सकता है ताकि अपनी समस्याओं का समाधान कर सके।

वीबी डेमो सॉफ्टवेयर

VB डेमो सॉफ़्टवेयर एक पर्सनल कंप्यूटर पर चलता है और उपयोगकर्ता को X-123SDD को कॉन्फ़िगर करने, डेटा संग्रह शुरू करने और रोकने और डेटा फ़ाइलों को सहेजने 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 SDK के बिना बुनियादी कमांड का उपयोग करके X-123SDD को मैन्युअल रूप से या USB या RS-232 इंटरफ़ेस के माध्यम से कैसे नियंत्रित किया जाए। यह मुख्य रूप से गैर-विंडोज प्लेटफ़ॉर्म के लिए सॉफ़्टवेयर लिखते समय आवश्यक है।

विकल्प

अन्य बेरिलियम विंडो मोटाई विशेष आदेश पर उपलब्ध हैं (0.3 मिल - 7.5 µm)।
बड़े प्रवाह के साथ काम करने के लिए कोलिमेटर्स का एक सेट।
वैक्यूम उपकरण
OEM सिस्टम के एक घटक के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है

x123_एच

चित्र 4 विस्तारित संस्करण में X-123SDD.

ओईएम18

चित्र 5 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 दिया जाता है और एक लचीली केबल के माध्यम से उससे जोड़ा जाता है।

निर्वात में काम करना

X-123SDD 10-8 टॉर तक के दबाव पर हवा और वैक्यूम दोनों में काम कर सकता है। वैक्यूम में X-123SDD को संचालित करने के लिए दो विकल्प हैं: 1) पूरे X-123SDD डिटेक्टर और प्रीएम्पलीफायर को चैंबर के अंदर रखा जा सकता है। X-123SDD 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-123SDD को वैक्यूम चैंबर के बाहर रखा जा सकता है, चैंबर में एक्स-रे का पता लगाने के लिए एक मानक कॉनफ्लैट पोर्ट का उपयोग किया जाता है।

सिस्टम के बारे में अतिरिक्त जानकारी

चित्र 6 सिलिकॉन ड्रिफ्ट डिटेक्टर (एसडीडी) के लिए रिज़ॉल्यूशन बनाम पीक समय का प्लॉट।

चित्र 7 Si-PIN और SDD डिटेक्टर के लिए गठन समय/शीर्ष समय पर रिज़ॉल्यूशन निर्भरता।

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

चित्र 9 सिलिकॉन ड्रिफ्ट डिटेक्टर (एसडीडी) के साथ प्राप्त 4 मिलियन मापों से 55Fe का स्पेक्ट्रम।

एसडीडी_9

चित्र 10 सिलिकॉन ड्रिफ्ट डिटेक्टर (एसडीडी) के साथ प्राप्त विभिन्न शिखर समय के लिए ऊर्जा बनाम रिज़ॉल्यूशन का प्लॉट।

एसडीडी_15

चित्र 11 यह चित्र बेरिलियम ग्लास की पारगम्यता (सुरक्षात्मक परत सहित) और SDD डिटेक्टर के साथ अंतःक्रिया के प्रभाव को जोड़ता है। ग्राफ पर कम ऊर्जा वाला क्षेत्र बेरिलियम ग्लास की मोटाई - 0.3 मिल (8 माइक्रोन) या 0.5 मिल (12.5 माइक्रोन) द्वारा निर्धारित किया जाता है, जबकि उच्च ऊर्जा वाला क्षेत्र SDD डिटेक्टर के सक्रिय क्षेत्र की मोटाई द्वारा निर्धारित होता है।

अतिरिक्त स्पेक्ट्रा