Si（Li）検出器

Si (Li) detector

[目次：分析]

LiをドープしたSi単結晶を検出素子として用いるエネルギー分散形X線分光用の検出器。
電子線を試料に照射した際に発生するX線が検出素子に入射すると、そのエネルギーに比例した量の電子—正孔対が素子内部に発生する。X線入射面と反対側の面にはアノード(収集電極)があり、入射面と収集電極に電圧を印加することにより、発生した電子を収集電極に集め、集められた電荷量を測定することで、X線のエネルギーを測定する。
Si（Li）検出器は一般に、0.1～40 keVのX線を検出することができ、B（原子番号5)～U(原子番号92)の特性Ｘ線を検出することができる。エネルギー分解能は130～140 eV（Mn Kα線の5.9 keVに対する半値幅）。電圧を印加した際にドープしたLiの拡散を防ぐため、また熱ノイズと暗電流を少なくするために、検出素子を液体窒素で冷却する必要がある。
現在は、Si（Li）検出器に比べて、単位時間当たりのX線の計数率が高く、ペルチェ素子による冷却で使用できるシリコンドリフト検出器（SDD）が広く使われている。

An EDS (energy dispersive X-ray spectrometry) detector, which uses a lithium (Li)-doped silicon (Si) single-crystal semiconductor as a detector element.
An electron beam incident onto a specimen generates characteristic X-rays, and the X-rays enter the detector element. They generate electron-hole pairs in the detector element with their numbers proportional to the X-ray energy. An anode (collector electrode) is placed at the backside of the element. By applying a voltage between the X-ray incident plane and the collector electrode, the generated electrons are collected to the collector electrode. Then, the X-ray energy is determined by measuring the amount of the charge collected.
The Si(Li) detector can detect the X-rays with energies ranging from 0.1 to 40 keV. This means that the detector can analyze the characteristic X-rays ranging from boron (B: atomic number 5) to uranium (U: atomic number 92). The energy resolution of the detector is approximately 130 to 140 eV (for FWHM of Mn Kα 5.9 keV). To prevent the diffusion of Li doped at applying a voltage and also to reduce thermal noise and a dark current, the detector element is cooled with liquid nitrogen.
Currently, the silicon-drift detector (SDD) has widely been used, which has a higher count rate (X-ray detection per unit time) than the Si(Li) detector and can be used by Peltier cooling instead of liquid-nitrogen cooling.