Effects of Bias Voltages on Silicon Drift Detector Performance
Miettinen, Antti (2022)
Miettinen, Antti
2022
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2022100320784
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2022100320784
Tiivistelmä
Opinnäytetyö tehtiin yritykseen Hitachi High-tech Analytical Science Finland ja mittaukset toteutettiin yrityksen puhdastiloissa Espoossa. Työ on osa suurempaa projektia parantaa erään röntgenflueresenssin pii-drift-detektorin tuotannon saantoa. Tarkemmin työ keskittyi bias-jännitteiden muuttamisen vaikutukseen detektorin toimintaan ja tavoite oli löytää optimaaliset jännitteet suorituskyvyn maksimoimiseksi.
Työhön valittiin mitattavaksi kolme toimintakyvyn indikaattoria: puoliarvoleveys, nousuaika ja matalaenergiahäntä. Mangaanin Kα-piikin puoliarvoleveys (FWHM) on yleisessä käytössä oleva indikaattori detektorin energiaresoluutiolle, ja se kuvaa detektorin analyyttistä tarkkuutta. Nousuaika on elektroniikassa käytetty termi, joka kuvaa signaalin mittausnopeutta. Tässä työssä se kuvaa, kuinka nopeasti röntgenkvantin energia mitataan. Mangaanin Kα piikin matalaenergiahäntä kuvaa varauksenkeräyksen täydellisyyttä signaalissa. Matalaenergiahäntä määrittää Kα-piikin edessä olevan alueen integraalin suhdetta piikin korkeuteen.
Mittaukset tehtiin 16 detektorille. 15 detektoria oli vähintään yhdellä mittausparametrillä ohi tuotannossa asetetuista rajoista. Jokaiselle detektorille tehtiin mittaukset noin 60 bias-jännitteellä.
Mittausten tulokseksi saatiin, että puoliarvoleveyteen ja nousuaikaan pystyttiin vaikuttamaan jännitteiden säädöllä, mutta matalaenergianhännässä ei havaittu muutosta. Työn johtopäätös on että, puoliarvoleveyden ja nousuajan minimoimiseksi bias jännitteet tulisi säätää alueille R1 = 120V–40V, R18= 270V–340V, BC = 240V–220V.
Työhön valittiin mitattavaksi kolme toimintakyvyn indikaattoria: puoliarvoleveys, nousuaika ja matalaenergiahäntä. Mangaanin Kα-piikin puoliarvoleveys (FWHM) on yleisessä käytössä oleva indikaattori detektorin energiaresoluutiolle, ja se kuvaa detektorin analyyttistä tarkkuutta. Nousuaika on elektroniikassa käytetty termi, joka kuvaa signaalin mittausnopeutta. Tässä työssä se kuvaa, kuinka nopeasti röntgenkvantin energia mitataan. Mangaanin Kα piikin matalaenergiahäntä kuvaa varauksenkeräyksen täydellisyyttä signaalissa. Matalaenergiahäntä määrittää Kα-piikin edessä olevan alueen integraalin suhdetta piikin korkeuteen.
Mittaukset tehtiin 16 detektorille. 15 detektoria oli vähintään yhdellä mittausparametrillä ohi tuotannossa asetetuista rajoista. Jokaiselle detektorille tehtiin mittaukset noin 60 bias-jännitteellä.
Mittausten tulokseksi saatiin, että puoliarvoleveyteen ja nousuaikaan pystyttiin vaikuttamaan jännitteiden säädöllä, mutta matalaenergianhännässä ei havaittu muutosta. Työn johtopäätös on että, puoliarvoleveyden ja nousuajan minimoimiseksi bias jännitteet tulisi säätää alueille R1 = 120V–40V, R18= 270V–340V, BC = 240V–220V.