High Efficiency X-ray Fluorescence Detectors

高效 X 射线荧光探测器

基本信息

  • 批准号:
    7688134
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 36.23万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2005
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2005-09-20 至 2011-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): It has been repeatedly emphasized in various reports and workshops [1-2] that the development of better X- ray fluorescence detector systems is urgently needed to solve the saturation problems with the currently available detectors. The multilayer analyzer array detector (MAAD) using linearly graded multilayers has been successfully developed to handle the large photon flux from the third generation synchrotron sources. However, this type of detectors has limited detection solid angle restricted by its vertical and horizontal acceptance. The detectors will suffer largely degraded energy resolution and loss of throughput if horizontal acceptance angle is increased. In the Phase I proposal, we have proposed to develop multilayer array analyzer detectors using radially graded multilayers. By largely increasing the horizontal acceptance per multilayer, this new design provides a 2.5 times of collection solid angle increase. Furthermore, the new design substantially reduces the energy resolution and improves the throughput of the analyzers due to the preferred gradient design and optimized deposition material selection. Thus we have demonstrated 6-8 times of combined improvement of performance over the previous analyzer detector design. In a subsequent investigation after the completion of our Phase II project (RR015994), we have demonstrated that large background rejection, in excess of 10,000, can be achieved with a dual multilayer analyzer in }plus} configuration, rather than }minus} configuration that we have proposed previously. Thus we will combine the two technologies, namely the radially graded multilayer technology and the new dual multilayer analyzer configuration to fabricate very desirable fluorescence analyzer detectors to benefit the user community. In the Phase II project, we will design, fabricate and test one radially graded multilayer array analyzer detector (RMAAD) optimized for energies from 1.2 to 4 KeV, and one dual multilayer array analyzer detector (DMAAD) in the plus configuration optimized from 3.5 to 10 KeV. We will adopt a modular design for the RMAAD unit, where smaller unit containing 5 miltilayers can be added to form a full-scale unit. The DMAAD unit can work as a RMAAD when large background rejection is not required. The proposed DMAAD will allow for the elemental detection in ppb levels or in Physiologically relevant concentrations. In addition to the improved detection efficiency, the proposed analyzer detectors extend the current fluorescence detection capability in two crucial areas: very dilute system regime and intermediate to lower energy regions, which are most relevant to biology. The market of the new detectors will no longer be restricted to synchrotron beamlines with intense flux, but all the beamlines which are involved in spectroscopy and fluorescence analysis. The advances made in this proposal will enhance the capability of research for x-ray spectroscopy and fluorescence analysis under high count rate achievable at the current and next generation synchrotron sources.
描述(由申请人提供):在各种报告和研讨会[1-2]中反复强调了更好的X射线荧光检测器系统的发展以解决当前可用的探测器的饱和问题。使用线性分级多层的多层分析仪阵列检测器(MAAD)已成功开发出来,以处理来自第三代同步源源的大光子通量。但是,这种类型的检测器的垂直和水平接受度限制了检测有限的检测固体角度。如果水平接受角度增加,探测器将在很大程度上遭受降解的能量分辨率和吞吐量的损失。在第一阶段的建议中,我们建议使用径向分级的多层开发多层阵列分析仪检测器。通过大量增加每个多层的水平接受度,这种新设计可提供2.5倍的收集固体角度增加。此外,由于首选的梯度设计和优化的沉积材料选择,新设计大大减少了能量分辨率,并改善了分析仪的吞吐量。因此,我们已经证明了与先前的分析仪检测器设计相比,性能的联合改进的6-8倍。在完成II期项目(RR015994)后的随后研究中,我们证明,可以使用以前提出的以前提出的双重多层分析仪,而不是} minus} MINUS}配置来实现大量的背景排斥反应,超过10,000。因此,我们将结合两种技术,即径向分级的多层技术和新的双重层分析仪配置,以制造非常理想的荧光分析仪检测器,以使用户社区受益。在第二阶段项目中,我们将设计,制造和测试一个针对从1.2到4 KEV的能量优化的径向分级的多层分析仪检测器(RMAAD),以及一个在3.5到10 KEV中优化的配置中的一个双多层阵列分析仪检测器(DMAAD)。我们将为RMAAD单元采用模块化设计,其中可以添加包含5个Miltilyer的较小单元以形成一个全尺寸单元。当不需要大型背景拒绝时,DMAAD单元可以作为RMAAD工作。提出的DMAAD将允许在PPB水平或生理相关浓度中进行元素检测。除了提高检测效率外,提出的分析仪检测器还扩展了两个关键领域的当前荧光检测能力:非常稀释的系统状态和中间至较低的能量区域,这与生物学最相关。新探测器的市场将不再仅限于具有强烈通量的同步束线,而是所有涉及光谱和荧光分析的光束线。该提案中的进步将增强在当前和下一代同步源可实现的高计数率下进行X射线光谱和荧光分析的研究能力。

项目成果

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