能谱分析系统探头分辨率下降原因的分析与探讨

　　探头是能谱分析系统的关键部件。探头性能好坏决定着能谱分析系统的分辨率和探测效率的高低。目前世界上探测器制造技术发展很快，最新推出能谱分析系统探头中所采用的晶体在材料、工艺和探头的工作原理、制造技术等方面以及探头中的电子线路比八十年代都有了很大的进步，并且优化了元器件，增加了一些诸如温度补偿等电子线路，使探头的性能日趋完善;甚至有的探头可以工作时加液氮，不工作时不加液氮;还出现了完全利用电子元器件制冷并恒温而不用加液氮的探头。其目的是力图完全抑制晶体内部产生反扩散、提高探头的分辨率和探测效率、克服温度和其它各种内外因素对探头的影响、增加探头的可靠性和稳定性、延长探头的使用寿命、用户使用和维护探头方便。但是，我国七十年代末至八十年代中期进口的能谱分析系统现在已经使用多年，由于当时探头制造技术的局限，这些仪器的探头容易受温度及各种内外因素的影响。经过长期使用，它们的性能已逐渐下降，因此这些能谱分析系统多数都存在着分辨率和探测效率下降等间题。有些探头已经损坏，影响科研和生产。所以本文将着重论述和探讨造成这些能谱分析系统探头分辨率下降的原因和应当如何维护这些探头的问题。

　　探头工作状态的好坏直接影响能谱分析系统的分辨率。这些经过长期使用的探头，由于受各种内外因素的影响，其内部的晶体和场效应管等元器件的性能会逐渐下降，本身所产生的噪声逐渐升高，并且容易受温度的影响和各种外来噪声及电磁波的干扰，使它们的噪声进一步增大，导致探头分辨率逐渐下降。

　　下面通过对噪声源的分析来探讨能谱分析系统分辨率下降的原因。

　　噪声源

　　噪声源有探头本身产生的，也有来自探头外部的各种干扰。探头本身的噪声源是晶体和场效应管内部产生的温度噪声、散粒噪声和低频噪声;探头外部的各种干扰使探头产生的噪声源是颤噪声。晶体和场效应管连接的线路如图1;图2是图1中晶体的等效电路;图3是图1中场效应管的等效电路.

　　(1)温度噪声导体中的电子在绝对零度下是自由运动的，随着温度的升高，电子的移动逐渐加剧，在不同的瞬间电子移动的数目不同，很多电子在某一很短的时间内移动就会形成波动电流。那么，瞬时所形成的波动电压为:

　　同理，晶体和场效应管中的载流子在结温度升高时也会加速移动产生波动电流而形成噪声，噪声的幅度随温度的变化而改变。

　　(2)散粒噪声探头中晶体的PN结和场效应管栅极结的电压是反向偏置的，由于电源偏压的方向和多数载流子扩散后在结的附近所形成的内电场的方向相同有助于晶体和场效应管中的少数载流子漂移，一部分载流子穿过它们的结形成反向漏电流，在某一瞬时载流子穿过结的数目是不同的，引起的波动电流为: