WP1404型X荧光光谱仪检测器电路原理及维修

　　0　引言

　　WP1404型X射线荧光光谱仪是飞利浦公司生产的波长色散型光谱仪。它配有两个检测器,流气正比检测器和闪烁检测器。这两种检测器适用范围不同,流气正比检测器适用于轻元素的检测,而闪烁检测器适用于重元素的检测。

　　1　电路原理

　　图1为检测器电路框图。两路电路均是由高压发生器、检测器、前置放大器、测量电路、计数电路和数模转换电路等组成。从计数电路开始往后为流气检测电路和闪烁检测电路的共用电路。在计数电路前,流气检测电路和闪烁检测电路为两路独立的电路。这两路电路中,最大的差别是检测器结构的不同。

　　1)流气检测器其实为一金属盒电离室。电离室中流经恒定流速的流气,中间有一金属丝,在金属盒和金属丝之间加一约1700V的高压,金属丝接正极,金属盒接负极。金属盒上有一窗口,窗口由聚丙烯薄片覆盖(聚丙烯薄片上附了一层铝箔以防止电离室内电场畸变)。当经试样反射来的X射线由窗口进入流气检测器电离室内时,X射线将电离室中的气体电离,在高压静电的作用下,负离子朝向金属丝,正离子朝向金属盒,产生电信号。

　　2)闪烁检测器由两部分组成,一是NaI晶体,二是光电倍增管。在光电倍增管的真空管内,打拿极依次排列,施加电压逐次升高。当X射线进入晶体中时,在晶体内打出光子,光子入射到光电倍增管中,在光电倍增管的阴极上打出二次电子。二次电子在依次排列的加有高压的打拿极上经雪崩效应产生电流信号。

　　3)两个电路的前置放大器均与各自的检测器装在一起,其目的是尽可能减少信号传输中的损耗。由于从检测器出来的信号非常弱,输出内阻非常大,如果前置放大器与检测器不在一起,则线路上的损耗或干扰将把信号湮灭。两个电路的前置放大器其实都是射极跟随器电路,目的是为了提高输入阻抗,减少输入信号的损失。

　　4)两个检测器的高压产生器结构相似。由仪器电源变换箱中输出一15V直流电源,经同一7812稳压IC变换成12V电源,该12V电源同时向两个高压产生器电路供电。两个高压产生器电路都是它激开关振荡电路。由555器件产生振荡信号,经开关变换电路把12V直流电源变换成脉冲高压,再由倍增电路将脉冲高压升高。稍有不同的是,闪烁检测电路中的高压最大值是1500V,其倍增电路是2倍倍增电路,而流气检测电路中的高压最大值是3000V,其倍增电路是4倍倍增电路。同时,两者都有参考电压电路、调整放大电路、过压保护和过流保护电路等。

　　5)两路电路中的测量电路完全相同,可以互换。测量电路由校正放大电路、100×放大电路、鉴别电路、零线修正电路、死时间校正电路等组成。其目的是对信号进行放大、能量鉴别、信号整形、校正等。