理解科学相机中的x射线直接探测

图1:x射线事件直径作为能量的函数

当入射光子被CCD的硅吸收时，直接探测就发生了，从而产生电子空穴(e-h)对。如果这种吸收发生在CCD的损耗区域内，电子和空穴就会被CCD电极结构产生的内电场分离。电子被电场捕获，空穴迅速重组。捕获的电子随后可以被“时钟”到放大器和读出。因此，只有在损耗区形成的e-h对的电子才会被当作信号读出。当入射光子被吸收时，形成的e-h对的数量和它们在硅中形成的云的大小与入射光子的能量直接相关。下面的图表和表格显示了这些关系。

该方程适用于光子能量> 10ev，假设有一个理想的量子产额。

N_超高频-形成e-h对的平均数目
E_超高频—生成e-h对所需能量3.65 eV/e^-对于RT的硅
E(eV) -入射光子的能量

能量色散检测

图2:x射线事件直径作为能量的函数

入射光子能量和CCD中产生的电子数量之间的关系意味着，在低通量情况下，每像素事件单个光子，x射线源的能量可以计算出来。这种强大的技术是EDS(能量色散光谱)应用的关键。bob综合app官网登录这可以通过使用从图像像素信号级别生成的直方图实现。在这个直方图中发现的峰值给出了一个计数水平，从这个计数水平可以用相机的灵敏度推导出产生的电子的数量，然后可以发现入射光子的能量。

能量分辨率

能量分辨率是对单个能量线分辨能力的一种度量。它可以通过能量峰的FWHM来计算。CCD的理论极限能量分辨率由下式*表示

应用(eV) = 2.355 (E (eV) E_超高频F_一个]½

F_一个=范诺因子= 0.1*
E(eV)=入射光子能量
E_超高频=能量产生e /h对

CCD相机的直接探测能量分辨率是检测相机性能的一种有效方法。设计和接口必须是最优的，以接近理论能量分辨率，与所有的相机关键性能参数优化。

安铎制造世界领先的相机，因为我们优化这些参数，以实现最佳的系统性能，从设计到我们世界领先的相机平台的最终建造阶段。整个系统的关键参数必须达到最高的性能;电荷转移效率(CTE)，电子噪声，最低暗电流在整个动态范围内的线性响应，在安多尔我们将其作为标准。

表1。电子产生总量与能量范围的关系

表2。关键参数表

*范诺因子是一个经验常数，用于确定x射线光子或粒子相互作用时产生的电荷变化。该因子是由经验推导出来的，被确定为0.1。

参考James R. Janesick -科学电荷耦合器件