Принцип действия спектрометров основан на регистрации интенсивности вторичного рентгеновского излучения образца, возбуждаемого излучением рентгеновской трубки. Первичное рентгеновское излучение, испускаемое встроенной миниатюрной рентгеновской трубкой, поглощается и рассеивается на атомах исследуемой среды (образца). Следствием этих процессов является вторичное рентгеновское рассеянное и флуоресцентное излучение. Спектральный состав вторичного излучения позволяет оценить элементный состав среды. Идентификация элементного состава основана на том, что для каждого химического элемента спектр флуоресцентного излучения индивидуален, а интенсивность этого излучения пропорциональна массовой доле этого элемента.

Рентгеновский излучатель, включающий рентгеновскую трубку, содержит регулируемый источник накала катода трубки и регулируемый высоковольтный источник анодного напряжения, задающего ускоряющий потенциал трубки.

Регистрация вторичного рентгеновского излучения осуществляется с помощью детектора, состоящего из SDD-структуры, предварительного усилителя и термоэлектрического охладителя. Детектор преобразует энергию регистрируемого кванта в электрический импульс пропорциональной амплитуды. Рабочая температура детектора (от -30 до +50 °C) поддерживается термоэлектрическим охладителем.

Анализатор амплитуд импульсов состоит из спектрометрического усилителя импульсных сигналов и 12-ти разрядного спектрометрического аналого-цифрового преобразователя (АЦП), выполняющего преобразование амплитуд импульсов в цифровой код, максимальное значение которого составляет 4096 (2¹²). АЦП оснащен буферной памятью, в которой накапливаются результаты измерения амплитуд импульсов (в цифровом коде значения от 0 до 4095) и формируется спектр излучения от исследуемой среды (образца) - массив размерностью 4096, каждый элемент которого содержит число зарегистрированных импульсов (фотонов) амплитудой пропорциональной номеру элемент. Такой элемент массива называют энергетическим каналом, так как его номер пропорционален амплитуде импульса, а, следовательно, и энергии зарегистрированного фотона. Число таких каналов, зависящую от разрядности АЦП, характеризует дискретность (детальность) получаемого аппаратурного спектра.

Специализированный контроллер содержит микропроцессор, энергонезависимую память, таймеры, счетчики, буферные регистры и т.п. и предназначен для:

• - организации связи между управляющим компьютером и блоком регистрации рентгеновского излучения (пересылка команд управления и данных);

• - определения и учета временных характеристик процесса измерения («реальное время, «живое время», «мертвое время»);

• - управления работой блока питания термоохладителя (контроль и поддержание рабочей температуры детектора);

- управления генератором рентгеновского излучения (подъем и сброс высокого напряжения, контроль и поддержание постоянного тока эмиссии катода). Спектрометр включает в себя спектрометрический блок и отдельный карманный компьютер, подключаемый к спектрометрическому блоку с помощью кабеля . В спектрометрическом блоке установлены основные узлы (рентгеновский излучатель, детектор, анализатор импульсов и контроллер) а также вспомогательные электронные узлы. Спектрометр выпускается в двух исполнениях: GEO и GEO D. В исполнении GEO спектрометр оснащен рукояткой с кнопкой (курком). Этот курок является основным органом управления в условиях автономной работы. Питание датчика спектрометра осуществляется от аккумуляторной батареи, расположенной в рукоятке.

В исполнении GEO D спектрометр снабжается специальным стендом , который позволяет использовать прибор как настольный. Стенд обеспечивает полную защиту обслуживающего персонала от неиспользуемого рентгеновского излучения. Питание датчика в этом исполнении осуществляется от внешнего аккумулятора.

Управление датчиком (подача команд установки режима работы и включе-ния/выключения рентгеновской трубки, запуск/останов измерения спектра, получения параметров статуса датчика и т.д.) осуществляется посредством карманного персонального компьютера (КПК) с запущенным программным обеспечением «СПЕКТРОСКАН GEO».

Команды пользователя могут приниматься как через запрограммированные интерфейсные элементы управления сенсорного экрана КПК, так и с помощью кнопки-курка, расположенной на рукоятке датчика (для исполнения GEO).

Внешний вид спектрометров приведен на рисунке 1.

Место пломбирования

а) исполнение GEO

б) исполнение GEO D

Рисунок 1 - Спектрометр рентенофлуоресцентный энергодисперсионный портативный

СПЕКТРОСКАН GEO

Таблица 4 -

Таблица 2 -

Таблица 3 - Скорость счета и контрастность