Prototype GaAs X-ray detector and preamplifier electronics for a deep seabed mineral XRF spectrometer
Prototype GaAs X-ray detector and preamplifier electronics for a deep seabed mineral XRF spectrometer
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用于深海海底矿物 XRF 光谱仪的原型 GaAs X 射线探测器和前置放大器电子器件
DOI：
10.1002/xrs.2818
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发表时间：
2017
影响因子：
1.2
通讯作者：
Lioliou G
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lioliou G
介绍了开发基于GaAs的X射线荧光光谱仪原型的工作，该光谱仪侧重于深海海底矿物原位表征的探测器系统。这种仪器可用于海洋地质学，并提供对热液过程的深入了解。这也将有利于深海采矿应用。GaAs光电二极管在4 °C（环境海水温度）和33 °C下进行电气特性分析。记录了在4°C下580 eV的5.9 keV下的系统能量分辨率（半峰全宽），其受到介电噪声的限制，在33°C下加宽至680 eV。使用由Mo靶X射线管激发的高纯度X射线荧光校准样本，在33°C下，在4.95 keV至21.17 keV的能量范围内对系统的光谱性能进行了表征。从系统的电荷输出被发现是线性的入射光子能量。能量分辨率从4.95 keV时的695 eV展宽到21.17 keV时的735 eV，这归因于Fano噪声随能量的增加。使用同一X射线管对一个未经处理的锰结核（显示存在Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Pb、Sr和Mo）和一个黑烟热液喷口样品（含有Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Pb和Mo）发出荧光。这种光谱仪也可能在未来的太空任务中找到用途，以研究据信存在于木星卫星欧罗巴海洋中的热液喷口。
Work towards developing a prototype GaAs based X‐ray fluorescence spectrometer focusing on the detector‐preamplifier system for in situ characterisation of deep seabed minerals is presented. Such an instrument could be useful for marine geology and provide insight into hydrothermal processes. It would also be beneficial for deep sea mining applications. The GaAs photodiode was electrically characterised at 4 °C (ambient seawater temperature) and 33 °C. A system energy resolution (full width at half maximum) at 5.9 keV of 580 eV at 4°C, limited by the dielectric noise, broadening to 680 eV at 33°C, was recorded. The spectral performance of the system was characterised across the energy range 4.95 keV to 21.17 keV, at 33°C, using high‐purity X‐ray fluorescence calibration samples excited by a Mo target X‐ray tube. The charge output from the system was found to be linear with incident photon energy. The energy resolution was found to broaden from 695 eV at 4.95 keV to 735 eV at 21.17 keV, attributed to the increasing Fano noise with energy. The same X‐ray tube was used to fluoresce an unprepared manganese nodule (revealing the presence of Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Pb, Sr, and Mo) and a black smoker hydrothermal vent sample (containing Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pb, and Mo). Such a spectrometer may also find use in future space missions to study the hydrothermal vents that are believed to exist in the oceans of Jupiter's moon Europa.
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DOI：
10.3847/0004-637x/829/2/121
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--
作者：
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通讯作者：
S. Deustua
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--
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通讯作者：
U. Schötzig
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DOI：
--
发表时间：
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--
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R. Sareen
通讯作者：
R. Sareen
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通讯作者：
Gomes, R. B.
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通讯作者：
H. Lüth