CS247944B1

CS247944B1 - System head with semiconductor detector for X-ray measurement

Info

Publication number: CS247944B1
Application number: CS513785A
Authority: CS
Inventors: Milos Vidra
Original assignee: Milos Vidra
Priority date: 1985-07-10
Filing date: 1985-07-10
Publication date: 1987-01-15

Abstract

Řešení se týká koaxiálního uspořádání komponent měřicí hlavice systému pro měření rtg záření s polovodičovým detektorem, který je přes izolační destičku umístěn na misce, která je spojena s jedním koncem chladovodu, přitom polovodičový detektor je přitlačován k misce z důvodu dobrého tepelného kontaktu. Elektrický kontakt polovodičového detektoru je zajišťován pomocí válcové Izolační destičky, jejímž středem prochází elektrický vodič, který tvoří spojení detektoru se vstupní částí elektronické trasy. Na válcovou destičku je vyvozován tlak pomooí spojek, které procházejí montážními otvory v chladovodu, a pomocí tenkostěnné trubky, která je navlečena na tlakovod a současně tvoří radiační stínění. Uspořádání hlavice podle vynálezu je určeno pro spektrometrlcká měření rtg záření, zejména pro elektronové mikroskopy.The solution concerns a coaxial arrangement of the components of the measuring head of a system for measuring X-ray radiation with a semiconductor detector, which is placed on a tray via an insulating plate, which is connected to one end of the cold pipe, while the semiconductor detector is pressed against the tray for good thermal contact. The electrical contact of the semiconductor detector is ensured by means of a cylindrical insulating plate, through the center of which passes an electrical conductor, which forms the connection of the detector with the input part of the electronic path. Pressure is exerted on the cylindrical plate by means of couplings that pass through mounting holes in the cold pipe, and by means of a thin-walled tube that is threaded onto the pressure pipe and simultaneously forms a radiation shield. The arrangement of the head according to the invention is intended for spectrometric measurements of X-ray radiation, in particular for electron microscopes.

Description

(54) Hlavice systému s polovodičovým detektorem pro měřeni rtg záření(54) System head with semiconductor detector for X-ray measurement

Řešení se týká koaxiálního uspořádání komponent měřicí hlavice systému pro měření rtg záření s polovodičovým detektorem, který je přes izolační destičku umístěn na misce, která je spojena s jedním koncem chladovodu, přitom polovodičový detektor je přitlačován k misce z důvodu dobrého tepelného kontaktu. Elektrický kontakt polovodičového detektoru je zajišťován pomocí válcové Izolační destičky, jejímž středem prochází elektrický vodič, který tvoří spojení detektoru se vstupní částí elektronické trasy. Na válcovou destičku je vyvozován tlak pomooí spojek, které procházejí montážními otvory v chladovodu, a pomocí tenkostěnné trubky, která je navlečena na tlakovod a současně tvoří radiační stínění. Uspořádání hlavice podle vynálezu je určeno pro spektrometrlcká měření rtg záření, zejména pro elektronové mikroskopy.The invention relates to the coaxial arrangement of the measuring head components of an X-ray measuring system with a semiconductor detector, which is placed over an insulating plate on a tray which is connected to one end of the refrigerant, while the semiconductor detector is pressed against the tray for good thermal contact. The electrical contact of the semiconductor detector is provided by means of a cylindrical Insulating plate, the center of which is an electrical conductor which forms the connection of the detector to the input part of the electronic path. Pressure is exerted on the cylindrical plate by means of couplings which pass through the mounting holes in the cold water duct and by means of a thin-walled tube which is threaded onto the pressure duct and at the same time forms a radiation shield. The head arrangement according to the invention is intended for spectrometric X-ray measurements, in particular for electron microscopes.

REZ A-AREZ A-A

Vynález se týká hlavice systému s polovodičovým detektorem, která má koaxiální způsob uspořádání komponent měřicí hlavice s polovodičovým detektorem pro spektrometrická měření rtg záření, zejména v elektronových mikroskopech.The invention relates to a semiconductor detector system head having a coaxial method of arranging a semiconductor detector measuring head component for spectrometric X-ray measurements, in particular in electron microscopes.

Pro spektrometrická měření rtg záření pomocí polovodičových detektorů se konstruují měřicí hlavice, které jsou společně, s detektorem, a velice často i se vstupní částí elektronické trasy, umísťovány do kryostatu. K zajištění funkce je detektor společně se vstupní elektronikou chlazen, obvykle pomocí kapalného dusíku. K zajištění vysoké rozlišovací schopnosti detektoru je nutné, aby rozptylové kapacity vstupní části byly co nejnižší. Vstupní hlavice systému musí být dále vybavena radiačním tepelným stíněním, které zabraňuje tomu, aby tepelné záření z pláště kryostatu nedopadalo na povrch polovodičového detektoru a nezvyšovalo tak jeho elektrický proud, což by se projevilo zhoršením jeho rozlišovací schopnosti.For spectrometric X-ray measurements using semiconductor detectors, measuring heads are constructed, which together with the detector, and very often the input part of the electronic path, are placed in the cryostat. To ensure operation, the detector and the input electronics are cooled, usually with liquid nitrogen. In order to ensure a high resolution of the detector, it is necessary that the scattering capacities of the input part are as low as possible. In addition, the input head of the system must be equipped with a radiation heat shield to prevent thermal radiation from the cryostat housing from striking the surface of the semiconductor detector and thereby increasing its electrical current, which would result in a deterioration in its resolution.

U rtg systémů pro standardní aplikace obvykle nehrají geometrické rozměry hlavice podstatnou roli. Konstruktér není nucen tyto rozměry minimalizovat. Problém minimální rozptylové kapacity vstupní části se řeší tak, že ostatní komponenty se umístí co nejdále od kritických částí.In standard X-ray systems, the geometric dimensions of the head usually do not play a significant role. The designer is not forced to minimize these dimensions. The problem of minimal dispersion capacity of the input part is solved by placing the other components as far away from the critical parts as possible.

U celé řady systémů, například pro elektronové mikroskopy, však vnější radiální rozměry mají zásadní důležitost. U těchto zařízení obvykle nesmí průměr měřicí hlavice přesáhnout 20 až 25 mm. Toto omezení obvykle vyplývá z požadavku vysoké detekční účinnosti, je nutné přiblížit detekční část sondy co nejvíce k proměřovanému objektu. Za těchto podmínek hraje konstrukční uspořádání hlavice, zejména její vstupní detekční části, dominantní úlohu.However, in many systems, for example for electron microscopes, external radial dimensions are essential. For these devices, the diameter of the measuring head should not normally exceed 20 to 25 mm. This limitation usually results from the requirement of high detection efficiency, it is necessary to approach the detection part of the probe as close as possible to the measured object. Under these conditions, the design of the head, in particular its input detection portion, plays a dominant role.

Uvedené nedostatky odstraňuje řešení hlavice systému s polovodičovým detektorem pro měření rtg záření podle vynálezu, jehož podstatou je, že hlavice má koaxiální uspořádání, ve kterém má polovodičový detektor umístěný na izolační destičce v misce, která je mechanicky spojena s jedním koncem chladovodu, zajištěn tepelný kontakt s miskou a elektrický kontakt s přívodem pomocí válcové destičky, jejímž středem přívod prochází a pomocí spojek, které procházejí montážními otvory v chladovodu zakrytými tenkostěnnou trubkou navlečenou na ohladovod.The above-mentioned drawbacks are eliminated by the solution of the head of the system with semiconductor detector for X-ray measurement according to the invention, which is characterized in that the head has a coaxial arrangement in which the semiconductor detector placed on the insulation plate in a bowl mechanically connected to one end with a cup and electrical contact with the lead by means of a cylindrical plate through which the lead passes and by means of couplings which pass through the assembly openings in the cooler covered by a thin-walled pipe threaded onto the smoothing pipe.

Výhodou řešení hlavice podle vynálezu je její důsledné koaxiální uspořádání měřicího systému, které zajišťuje minimalizaci požadovaných rozměrů v případě využití u elektronových mikroskopů. Polovodičový detektor je přitlačován k misce z důvodu zajištění dobrého tepelného kontaktu, na válcovou destičku, jejímž středem prochází přívod - elektrický vodič, který tvoří spojení polovodičového detektoru se vstupní částí elektronické trasy, je vyvozován tlak pomocí izolačních spojek a tenkostěnné trubky. Tato trubka, která je navlečena na chladovod, tvoří zároveň radiační stínění pro záření, které by mohlo pronikat z pláště sondy k detektoru montážními otvory v chladovodu.The advantage of the solution according to the invention is its consistent coaxial arrangement of the measuring system, which ensures minimization of the required dimensions in the case of use in electron microscopes. The semiconductor detector is pressed against the dish to ensure good thermal contact, and a pressure plate is applied to the cylindrical plate through which the lead-in conductor, which forms the connection of the semiconductor detector to the inlet of the electronic path, is insulated and thin-walled. At the same time, this tube, which is threaded onto the cooler, forms a radiation shield for radiation that could penetrate from the probe housing to the detector through the mounting holes in the cooler.

Příklad uspořádání hlavice systému s polovodičovým detektorem pro měření rtg záření podle vynálezu je uvedeno na přiloženém výkrese. Polovodičový detektor £ je umístěn na tepelně vodivé a elektricky izolační podložce £ v kovové misce £, která je mechanicky pevně spojena s chladovodem £. Elektrický signál z polovodičového detektoru £ je odváděn přívodem 5, který prochází středem izolační válcové destičky 6, která spolu se spojkami £ zajišťuje elektrický kontakt polovodičového detektoru £. Spojky £ procházejí montážními otvory £, které jsou vytvořeny v chladovodu £ a jsou zakryty tenkostěnnou trubkou £ navlečenou na chladovod £.An example of an arrangement of the head of a system with a semiconductor detector for measuring X-ray radiation according to the invention is shown in the attached drawing. The semiconductor detector 6 is disposed on a thermally conductive and electrically insulating mat 5 in a metal dish 6 which is mechanically fixedly connected to the cooling duct 6. The electrical signal from the semiconductor detector 6 is discharged through a lead 5 which passes through the center of the insulating cylindrical plate 6, which together with the couplings 6 ensures the electrical contact of the semiconductor detector 6. The couplings 4 pass through the mounting holes 4, which are formed in the cooling duct 8 and are covered by a thin-walled pipe 4 threaded onto the cooling duct 8.

Pevné spojení misky £ s chladovodem £ zaručuje dobrý odvod tepla z polovodičového detektoru 1 a tím i jeho nejnižší možnou teplotu. Přes tenkostěnnou trubku £, na níž působí přítlačná síla 10, je vyvozován tlak na spojku £ a současně vytváří také radiační stínění. Tenkostěnná trubka £ je axiálně posuvná po chladovodu 4.The rigid connection of the cup 6 to the cooling duct 6 ensures good heat dissipation from the semiconductor detector 1 and hence its lowest possible temperature. Through the thin-walled tube 6, on which the pressing force 10 is applied, pressure is exerted on the coupling 6 and at the same time also forms a radiation shield. The thin-walled tube 4 is axially displaceable over the cooling duct 4.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Head of a system with a semiconductor detector for measuring X-rays, characterized in that it has a coaxial arrangement in which it has a semiconductor detector (1) placed on an insulating pad (2) in a bowl (3) which is mechanically firmly connected to one end (4), thermal contact with the cup (3) and electrical contact with the inlet (5) is ensured by means of an insulating cylindrical plate (6), centered by the inlet (5) and the couplings (7) which pass through the mounting holes (9) and covered by a thin-walled tube (8) threaded onto the cooling tube (4).