Оптимизация базовой экспозиции твердотельного детектора излучения в сцинтилляционном атомно-эмиссионном спектральном анализе

Abstract

Для оптимизации базовой экспозиции твердотельного детектора на примере опытной линейки БЛПП-2000 производства «ВМК-Оптоэлектроника» проведено экспериментальное исследование отношения сигнал-шум при сцинтилляционном атомно-эмиссионном спектральном анализе. Получены зависимости отношения сигнал-шум от времени этой экспозиции, подтверждающие соответствующую формулу, которая учитывает следующие параметры: форма и продолжительность вспышки спектральной линии; количество фотоэлектронов, порожденных вспышкой; темновой ток и фототок от спектрального фона; шум чтения, режим синхронизации. При этом использовали одноканальную регистрацию имитационных вспышек от светодиода, а также одновременную двухканальную регистрацию сцинтилляций золота на линии Au 267.595 нм от просыпки порошковой геологической пробы в электрической дуге. Получено уравнение для оценки оптимального времени экспозиции. Для линейки БЛПП-2000 расчет и экспериментальные данные согласованно показывают, что оптимальная экспозиция для регистрации интересующих по размеру микрочастиц аналита приблизительно равна продолжительности их вспышек.

An experimental study of the signal-to-noise ratio in scintillation atomic-emission spectrometry was performed to optimize basic exposure time of the solid-state detectors using as an example a BLPP-2000 photodiode array produced by VMK-Optoelektronika. Obtained dependences of the signal-to-noise ratio on this exposure time confirm the corresponding formula that takes into account the following parameters: the shape and duration of scintillations of spectral lines; the number of photoelectrons generated by scintillations; dark current and background photocurrent; read noise, synchronization mode. Single-channel recording of simulated flashes of a light-emitting diode and simultaneous dual-channel recording of scintillations of the gold Au 267.595-nm line from the injection of powdered geological samples into an electric arc were used. An equation was derived to estimate the optimal exposure time. The calculated and experimental data for the BLPP 2000 array show that the optimal exposure time for recording the analyte microparticles of the size of interest is approximately equal to the length of their flashes.