本标准参照了IEC 60759:1983《半导体Ｘ 射线能谱仪标准测试程序》。本标准代替GB/T 13179-1991《硅(锂)Ｘ 射线探测器系统》。本标准规定了硅(锂)X射线探测器系统的产品分类、技术要求、试验方法和检测规则等。本标准适用于带有液氮贮存容器的室内用硅(锂)X射线探测器系统，但不适用于扫描电镜的、便携式或非液氮冷却硅(锂)X射线探测器系统。 GB/T 13179-2008 硅(锂)X射线探测器系统 GB/T13179-2008 标准下载解压密码：www.bzxz.net

ICS:27.120
中华人民共和国国家标准
GB/T13179—2008
代替GB/T13179—1991
硅（锂)X射线探测器系统
Si(Li)X-ray detector system
2008-07-02发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2009-04-01实施
GB/T13179—2008
规范性引用文件
术语和定义以及符号
产品分类
技术要求
试验方法
检验规则·
8标识、包装、运输、贮存
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参考文献
端帽尺寸图·
图2总体外型结构图
图3被测特性的基本测量系统
图4典型的噪声测量脉冲幅度谱
用示波器和均方根电压表测噪声的测量系统，.
线性的测量和表示
温度效应的测量系统(以能谱仪为例)表1硅(锂)X射线探测器系统产品规格表表2（真空)冷室及端帽分类
表3不同灵敏面积探测器的峰谷比要求表4参考条件和标准试验条件
表5测量常用放射源
表6检验项目分类及要求
表7抽样方案表
本标准参照了IEC60759：1983《半导体X射线能谱仪标准测试程序》。本标准代替GB/T13179—1991《硅（锂）)X射线探测器系统》。本标准与GB/T13179—1991相比主要差异如下：GB/T13179—2008
增加了“硅（锂)X射线探测器系统”和“峰谷比”等19个术语以及“C。”等12个符号（见本标准第3章）；
一产品的特征代号增加了两位表示灵敏体直径（见本标准的4.1)；在表1“硅（锂）X射线探测器系统产品规格表”中，增加了一栏灵敏直径的条目（见本标准的4.2);
—表1中的能量分辨率每档均降低5eV（见本标准的4.2）；充实了试验方法的内容（见本标准第6章）。本标准附录A为资料性附录。
本标准由中国核工业集团公司提出本标准由全国核仪器仪表标准化技术委员会归口。本标准起草单位：中核(北京)核仪器厂。本标准主要起草人：殷国利。
本标准所替代标准的历次版本发布情况为：GB/T13179一1991。I
1范围
硅（锂）X射线探测器系统
GB/T13179—2008
本标准规定了硅(锂)X射线探测器系统的产品分类、技术要求、试验方法和检测规则等。本标准适用于带有液氮贮存容器的室内用硅（锂)X射线探测器系统，但不适用于扫描电镜的、便携式或非液氮冷却硅(锂)X射线探测器系统。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/T4960.6核科学技术术语核仪器仪表GB/T10257--2001核仪器和核辐射探测器质量检验规则3术语和定义以及符号
3.1术语和定义
GB/T4960.6确立的以及下列术语和定义适用于本标准。3.1.1
硅（锂）探测器Si(Li）detector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入射辐射的探测器。注：本标准中的术语“探测器”若无特别说明均指硅锂Si(Li)X射线探测器。3.1.2
（探测器的）铍窗Bewindow（ofdetector）探测器中便于让被测辐射穿透过去的部分。3.1.3
真空保温液氮容器（杜瓦瓶）
用来冷却半导体探测器的液氮(LN2)真空容器。3.1.4
energyresolution(of semiconductordetector）能童分辨率
半导体探测器对能谱的半高宽（FWHM）的贡献（包括探测器的漏电流噪声），通常用能量单位表示。
半高宽（FWHM）fullwidthathalfmaximum(FWHM)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。3.1.6
十分之一高宽（FWTM）
fullwidthattenthmaximum(FWTM)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。3.1.7
峰谷比peaktovalleyratio
给定的两个谱峰间的峰谷比是较大峰的高度与两峰间谷的最小高度之比。1
GB/T13179—2008
峰尾比peaktotailratio
对于55Fe标准源在5.9keV峰位处计数与5.4keV、4.5keV和1keV能量处的平均计数之比值。3.1.9
硅（锂）X射线探测器系统Si(Li）X-Raydetectorsystem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）的原理以测量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。
硅（锂）射线能谱仪Si(Li）X-rayenergyspectrometer由探测器系统、探测器偏压电源、主放大器和多道分析器（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）。3.1.11
主放大器（成形放大器）mainamplifier（shapingamplifier）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。3.1.12
成形网络shapingnetwork
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。3.1.13
多道分析器（MCA）multi-channelanalyzer（MCA）多于一道的分析器，通常包含有足够多的道数。按照输入信号的一个或多个特性（幅度、时间等）对信号进行分类计数，从而测定其分布函数。3.1.14
谱线spectrumline
表示一个入射辐射特性的谱的尖峰部分，通常是指单能辐射的全能峰。3.1.15
（单能峰的）尾tail（ofmono-energetic spectral peak）由待测的单能辐射引起的而又不遵守全能峰谱形(准高斯形)限制的任何峰形畸变。3.1.16
峰位peakposition
在脉冲幅度谱中一个峰(谱线)的矩心处的能量或等效量。3.1.17
积分非线性（INL）integralnon-linearity（INL）以最大额定输出脉冲幅度（或多道分析器道数）的百分数表示的、实际响应曲线与理想响应直线间的最大偏差。
噪声线宽noiseline-width
噪声对谱峰宽度的贡献。
（半导体X射线能谱仪的）标准工作轴线standardworkingaxis（of semiconductorX-rayenergyspectrometer
通过探测器人射窗中心，且垂直于入射窗的一条直线。2
工作距离workingdistance
X射线放射源与探测器（入射)最外层窗之间沿标准工作轴线的距离。3.2符号
GB/T13179—2008
本章列出与探测器系统和能谱仪有关的符号，但不包括第3章中已定义的符号和第6章的公式中将说明的符号：
一测量时脉冲产生器与电路耦合用的校准电容；Cr
前置放大器积分环中的反馈电容；均方根噪声电压；
对应能谱仪最大能量；
多道分析器所测能谱的道(道址）；多道分析器所测能谱的峰位道(或最高计数道)；多道分析器所测能谱中m道的计数；多道分析器所测能谱中峰位道mp的计数；能量分辨率；
前置放大器中用于释放C上的电荷以免前置放大器工作点超出动态范围的电阻；脉冲产生器加在C。上的电压；
特性阻抗；
一与X射线光子相对应的特征波长；时间常数。
4产品分类
4.1产品型号与标记
产品标记由产品型号及特征代号组成。4.1.1产品型号为
顺序号
半导体X射线探测器系统
硅（锂）漂移型
4.1.2型号后的特征代号由三组数字组成，其顺序及含义为：×××-× ××/xX-× ×
表示冷室和端帽形式
表示灵敏面积／直径
表示能量分辩率
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产品规格
产品规格按灵敏面积及能量分辨率划分见表1。4.2.1
表1硅(锂)X射线探测器系统产品规格表标记
GL2×X-155-012/4-X×
GL2XX-160-012/4-XX
GL2XX-165-012/4-XX
GL2XX-160-030/6-XX
GL2XX-165-030/6-XX
GL2XX-170-030/6-XX
GL2XX-165-050/8-XX
GL2××-170-050/8-XX
GL2XX-175-050/8-XX
GL2XX-175-080/10-XX
GL2XX-180-080/10-XX
GL2××-185-080/10-×X
GL2X×-215-200/16-X×
GL2××-225-200/16-××
GL2××-245-200/16-×X
灵敏面积/mm2
a所列的能量分辨率系指对放射源55Fe(5.89keV-2产品的外型结构
灵敏直径/mm
-MnK。>而言。
能量分辨率\/eV
R≤155
155160R≤160
160165R≤165
165170R≤175
175180R≤215
215225产品配有30L或35L容积的真空保温液氮容器，端帽形式分两种（图1），通用型及细幅型。单位为亲米
a）通用型
b）细帽型
图1端帽尺寸图
真空冷室除特殊规定外一般分为垂直和水平两种。4.2.3产品外形结构
产品总体外型结构如图2所示。真空保温液氮容器（杜瓦瓶)与真空冷室尺寸暂不作规定，真空冷室及端分类见表2。
技术要求
a）垂直冷室结构
b）水平冷室结构
总体外型结构图
表2（真空)冷室及端帽分类
型号中最后一组数
额定工作条件
额定工作条件为：
a）温度5℃～35℃；
b）相对湿度不大于75%；
周围空气中无酸、碱及有机溶剂等气体。5.2主要性能
5.2.1能量分辨率
不同灵敏面积探测器系统的能量分辨率应符合表1规定。5.2.2系统噪声
系统噪声的大小由制造厂家规定。5.2.3峰尾比
5.9keV的峰与1keV处的峰尾比不小于1000：1。5.2.4峰谷比
系统的峰谷比应符合表3中的规定。5.2.5长时间漂移
系统的8h峰位漂移应小于0.5%。5.2.6液氮消耗量
液氮消耗量不应大于1.2L/d。
GB/T13179—2008
垂直冷室，通用端帽
垂直冷室，细帽
水平冷室，通用端帽
水平冷室，细帽
GB/T13179—2008
能量刻度积分非线性
系统的能量刻度积分非线性不应大于0.1%，5.2.8温度效应
系统的温度效应引起的脉冲高度变化不应大于0.05%/℃表3不同灵敏面积探测器的峰谷比要求灵敏面积/mm
12与30
50与80
5.2.9其他要求
其他要求如下：
铍窗直径应大于探测器灵敏面直径；铍窗表面不得涂有其他材料或留有胶丝；各连接处螺钉必须齐全、固紧；前置放大器上各插座必须安装牢固并标有用途；峰谷比
>140 : 1
>120 : 1
>70 : 1
应配有温度传感器，以便与液氮水平监测器连接使用。当探测器升温时，能自动切断偏压，保护探测器不致损坏。
6试验方法
6.1测量条件
6.1.1环境条件
测量应在参考条件或标准试验条件下进行；在对环境条件不产生异议时，也可在正常大气条件下进行。测量电源变化影响或温度效应时，仅该影响量在给定范围变化，其他条件仍保持在参考条件或标推试验条件下。参考条件、标准试验条件和正常大气条件见表4。表4参考条件和标准试验条件
彪响量
环境温度/℃
相对湿度/%
大气压强/kPa
交流供电电压/V
交流供电频率/Hz
交流供电波形
环境辐射/（μGy/h）
(空气吸收剂量率）
外磁场干扰
外界电磁感应
放射性污染
参考条件
正弦波
可忽略
可忽略
可忽略
标准试验条件
86~106
U（1±1%）
50(1±1%)
波形总畸变<5%
小于引起干扰的最低值
小于地磁场引起干扰的2倍
可忽略
正常大气条件
86~106
8U%为单相电源220V或三相电源380V。当用电池供电时，其电压的变化为额定值的士1%，不考虑纹波。b交流供电频率，特殊情况按产品标准处理。6
6.1.2放射源
GB/T13179—2008
应选用容易得到、具有简单能谱和尽量包括整个感兴趣能量范围的放射源。推荐表5中的X射线放射源，必要时可补充其他X射线能量的放射源。放射源中的杂质不应对测量结果产生明显影响。6.1.3测量系统
完成一项特性测量时，被测对象和测量设备（包括放射源）总是连接（布置）在一起，构成完整的系统，称为测量系统，例如，图3所示的系统。示波器
精密脉冲
产生器
放射源
半导体
探测器
偏压（偏置）
放大器
注1：用探测器电容代替检验电容，可降低输人端的分布电容。注2：图中的半导体探测器即硅（锂)探测器。主放大器
图3被测特性的基本测量系统
分析器
由于探测器系统的输出应通过主放大器输人多道分析器、然后在多道分析器上获取X射线能谱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。测量探测器系统时，探测器偏压电源、主放大器和多道分析器等是测量设备的一部分。测量能谱仪时，组成能谱仪的所有部件(包括多道分析器)均属于被测对象。根据实际情况，探测器系统的测量与能谱仪的测量在细节上略有差别。6.1.4其他条件
应说明脉冲成形类型和时间常数、探测器偏压、计数率等有关的测量条件。6.2测量要求
6.2.1测量被测对象的性能特性时，半导体探测器和前置放大器的第一级场效应管（FET)等元件应保持在各自规定的低温下。
示例：半导体探测器和前置放大器的第一级场效应管(FET)等元件应封装在冷指中，测量各项性能特性时，冷指应保持在液氮的低温下。第一次注入液氮后与开始测量之间应有24h以上的时间（由室温到低温的平衡）。以后每次加注液氮，一般需2h后方可测量
6.2.2测量时应按规定极性在探测器上加偏压，且不应超过最大偏压和偏压的变化率。另外，不应超过照射量和照射量率的额定值、探测器的最高温度及规定的其他技术条件的极限。6.2.3在任何一项特性测量前应按产品标准等技术文件进行预热。在任何一项或全部特性测量后，测量结果应能在测量精密度范围内重复。6.2.4应确保电源噪声、接地回路噪声和机械震动等对测量结果无明显影响。6.2.5不同操作条件或形式下测得的特性不允许出现在同一条曲线或同一张表格中，表达时应以操作条件或形式为参数，用一族曲线来表示。当同一系统在不同操作条件或形式下测量时，其结果可用于进行对比。
GB/T13179—2008
6.3电噪声的测量
6.3.1脉冲幅度分布法测电噪声线宽6.3.1.1测量系统
脉冲幅度分布法测量噪声的测量系统见图3。图中的耦合电容器C。可用探测器自身电容Ca代替，以降低前置放大器输人端的分布电容。测量时，系统的所有部件都应工作在线性范围内。6.3.1.2测量程序
将探测器加上规定的偏压并置于合适的X射线放射源（如55Fe的5.9keV锰K。线）的辐照下；调节测量系统增益和脉冲幅度，使X射线峰的半高宽（FWHM)至少为八道，在多道分析器上累计一个谱。
移去放射源，用脉冲产生器的输出脉冲代替X射线放射源，调节脉冲产生器的输出幅度，使多道分析器得到的峰位和原先测得的X射线峰位相重合，并使半高宽至少为五道。标定脉冲产生器输出幅度的能量，然后固定脉冲产生器的输出。当脉冲产生器输出脉冲的谱峰的半高宽少于五道时，应增加多道分析器的道数，直到满足要求为止，然后重新进行上面的测量，再次标定脉冲产生器输出幅度的能量。在上述测量条件下，当脉冲产生器等效输出能量为E，和E2时，在多道分析器内积累对应的两个峰，其峰位道为mp和mp2，如图4所示。峰位道的计数应大于4000。
6.3.1.3数据处理
图4典型的噪声测量脉冲幅度谱Www.bzxZ.net
电噪声线宽是电子学线路和探测器等对能量分辨率的贡献，即以能量为单位的半高宽或十分之一高宽。
首先按式(1)计算多道分析器的每道等效能量S(能量单位/道)：S=E,-E
mpa-mpl
电噪声线宽（以能量单位表示的半高宽)按式(2)定义：SX
式中：
A——以道数表示的能谱峰的半高宽FWHM，由制造商给定的内插法求得（见图4）。电噪声线宽(以能量单位表示的十分之一高宽)按式(3)定义： = S× = (EE)o
（1）
·（2）
（3）
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