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以AXUV100G光电二极管为例解析X射线光电二极管有关技术问题

作者: 时间:2023-11-30

AXUV光电二极管是可以用于辐射探测的光电二极管,是电子检测的理想选择。Optodiode AXUV系列X射线光电二极管服务于各种行业,包括航空航天,汽车,生物技术,食品加工、医疗、军事/国防、工业、半导体设备制造,测试和测量。为了方便客户更加直观的了解AXUV系列X射线光电二极管,以AXUV100G为例列举常见的一些问题。

1是AXUV100GX射线探测器光谱响应度,横轴就是能量。图1是探测电子的响应度,不同能量电子响应度也会不同,比如把一个电子加1千伏高压发射出去,电子能量就是1keV。如果要看探测电子的能量范围就看图1,波长和电子伏特的换算是波长(nm)×能量(电子伏特)约等于1240。能量说的是电子,波长说的是光子,电子穿透能力比光子弱,所以针对不同粒子探测范围不一样。Optodiode AXUV光电二极管具有高性能测量光子,电子或X射线从0.0124纳米到190纳米和探测能量从100eV到50 kev。通俗易懂上一句话的意思是AXUV系列X射线探测器探测电子是100eV到50keV,探测光子是6eV到1keV。探测光子的能量就是用公式1计算出来的。

公式1:波长(nm)×能量(电子伏特)=1240

公式1是物理定律,由Ei=hv推算而来。普朗克常数用以描述量子化、微观下的粒子,例如电子及光子,在一确定的物理性质下具有一连续范围内的可能数值。例如,一束具有固定频率 ν 的光,其能量Ei可表示为:Ei=hv。


1 AXUV100G典型的电子响应

光子一般在10nm以下就用eV做单位,100eV往上属于X射线波段。


2 AXUV100G典型EUV-UV光子响应



3 AXUV100G典型UV-VIS-NIR光子响应

AXUV100G光电二极管探测光子的波长范围就看图2和图3,在一定的波长范围内响应度比较稳定,超过这个范围,响应下降的很快基本上就不能用了。从图2和图3也可以看到对应波长的灵敏度,比如如果想要看10nm对应的灵敏度,就看图2最左边。

一般客户常疑惑的一个问题是如果用能量打到AXUV光电二极管的感光区域上,多大的能量的光打到光电二极管上会产生电流,或者说多大能量的光打到X射线探测器上产生的电流已经饱和。这个饱和不是因为光子能量高,而是因为光子通量大,这个是很重要的性能指标,但是规格书上厂家没有给出,这是因为光子通量大的时候探测器很容易损伤所以没法测。OptodiodeAXUV系列X射线光电二极管一般是用在微安级别的光探测上,但是实际上输出电流也可以达到mA以上,毫安级别的强光很容易就对探测器造成损伤。我们比较确定的是,探测器寿命和生命周期内测到的总光子通量是相关的。

4,193nm辐射功率和相对应响应度变化


虽然不是很确定最佳的能量探测级别是nW级别还是mW级别,但是从图4可以看到能量探测nWμW是没有问题的,客户可以放心在这个范围内使用。

工作环境中有噪声,噪声也有能量,这个会不会影响转换的效率,一般来说噪声的来源都是另外分析的,主要是光电二极管的暗电流和线路中电阻的热噪声。AXUV光电二极管噪声非常的低。

探测器的使用环境也是客户最常关心的一个问题,规格书上会明确规定存储和工作温度范围,常规环境下温度一般是-10°C~40°C,在氮气或者真空中温度是-20°C~80°C,引线焊接的温度是260°C。

光电二极管只是一个元器件,要读取光电二极管的信号要讲究的是会做输出电路,还是要根据应用来,比如有的客户的直接用电流计。





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