XRF探测器的窗口材料：石墨烯的优势

XRF探测器的窗口材料：石墨烯的优势

探测器的结构

XRF探测器基本上是由硅晶圆（一种用于探测X射线的半导体材料）、 制冷器和电子器件组成。探测器需要保持低温（温度范围为−15 °C到−30 °C）， 才可以正常工作，并减少热噪声。

为了保持冷却状态，探测器需要处于真空环境，而且需要一种密封的外壳。 外壳上有一个可以使X射线进入的窗口。

较轻的几种元素发射的X射线较弱。镁、铝、硅元素的 X射线非常弱，以至于这些元素的X射线很难进入到探测器窗口中，因此窗口需要使用尽可能薄、尽可能轻的材料制造。

大多数手持式XRF分析仪的窗口由一种铍晶体制成。铍的原子数是4；虽然很轻，但是由于其脆弱、易碎，而且有毒，因此制成窗口的过程很难。

此外，现有较薄铍窗口的厚度为8微米。与铍窗口相比，石墨烯窗口可以更有效地探测到轻元素。石墨烯虽由碳元素构成（碳的原子数是6），但是却异常坚固。

因其超高的强度，我们可以将石墨烯窗口做得更薄。奥林巴斯石墨烯窗口的厚度为0.9微米 （即900纳米）。由于石墨烯窗口比铍窗口薄约9倍，因此可以透过更多的X射线。

这样一来，就提高了探测合金中某些关键轻元素的灵敏度，如：镁、铝、硅，甚至还包括磷和硫。

配备有石墨烯探测器窗口的Vanta VMR型号分析仪具有以下优势特性：

• 基于镁元素的含量更快地分拣铝合金

• 更快、更准确地测量低合金钢中低于1000 ppm的硅（Si）元素

• 测量低合金钢中低于0.035%的磷元素和硫元素

• 快速测量镍合金中低含量的铝元素（约0.5%）