シリコンドリフト検出器

シリコン ドリフト検出器( SDD ) は、X 線分光法 ( XRFおよびEDS ) や電子顕微鏡で使用される X 線放射線検出器です。他の X 線検出器と比較した主な特徴は次のとおりです。

• 高いカウント率
• 比較的高いエネルギー分解能（例：Mn Kα波長では125 eV）
• ペルチェ冷却

他の固体X線検出器と同様に、シリコンドリフト検出器は、検出器材料内で生成されるイオン化の量によって入射光子のエネルギーを測定します。この変化するイオン化によって変化する電荷が生成され、検出器の電子機器は各入射光子についてこれを測定します。^[1] SDDでは、この材料は漏れ電流が非常に低い高純度シリコンです。高純度であるため、従来の液体窒素の代わりにペルチェ冷却を使用できます。SDDの主な特徴は、一連のリング電極によって生成される横方向の電界で、これにより電荷キャリアが小さな収集電極に「ドリフト」します。SDDの「ドリフト」コンセプト（粒子物理学から取り入れられた）により、検出器の非常に低い静電容量と相まって、大幅に高いカウントレートが可能になります。

古い検出器の設計では、収集電極は中央に配置され、外部 FET (電界効果トランジスタ) が電流を電圧に変換して増幅の第一段階を構成していました。新しい設計では、FET がチップに直接統合されているため、エネルギー分解能とスループットが大幅に向上しています。これは、アノードと FET 間の静電容量が減少し、電子ノイズが減少するためです。

他の設計では、アノードとFETを照射領域の外側に移動します。これにより、応答時間がわずかに長くなり、スループットがわずかに低下します（1,000,000カウント/秒ではなく750,000カウント/秒）。ただし、アノードのサイズが小さいため、エネルギー分解能が向上します（Mn Kα波長で123 eVまで）。改善または適応された信号処理と組み合わせることで、シリコンドリフト検出器のエネルギー分解能を最大100,000カウント/秒に維持できます。^{[2] [3]}