Operacionalização dos sistemas de movimentação cristal/detector e eletrônica de contagens do espectrômetro por dispersão em comprimento de onda para detecção de raios X característicos induzidos por feixe de elétrons

Abstract

O principal objetivo do presente trabalho foi recuperar espectrômetro por dispersão em comprimento de onda (WDS, do inglês wavelength-Dispersive Spectrometer), desenvolver programas para controlar o movimento do conjunto cristal/detector e a eletrônica de contagem de fótons. A entrada de sinais analógicos relacionados à contagem de fótons e a saída de sinais digitais usados para controlar a varredura de janela para aquisição de altura de pulsos (PHA, do inglês Pulse-Height Analyzer) e do motor de passo, responsável pelo movimento cristal/detector, utilizou o dispositivo multifuncional modelo USB-6008 de aquisição de dados comandado pela linguagem de programação gráfica LabVIEW, ambos da National Instruments. Um dos programas realiza uma análise de PHA e o outro é responsável pela contagem de fótons de raios X com base no movimento serial do conjunto cristal/detector. Atividades adicionais incluíram a montagem da eletrônica de contagem e a recuperação e modificação do detector proporcional original. Os testes de bancada foram realizados com uma fonte radioativa de 57Co para produção de fótons. O espectro de PHA adquirido com um detector selado apresentou picos bem definidos em 6,4 keV (Fe Kα) e 14,4 keV (emissão gama), conforme observado na literatura. A aquisição do espectro PHA usando um detector proporcional de fluxo definiu as voltagens da linha de base e da janela para seleção dos pulsos relacionados ao Fe Kα. Usando esses parâmetros, a varredura do par cristal/detector mostrou o pico de Fe Kα na posição esperada.

The main objective of the present work was to recover a wavelength-dispersive spectrometer (WDS) and develop softwares to control the crystal/detector movement and the photon counting electronics. The input of analog signals related to photon counting and the output of digital signals to control the window scanning for PHA acquisition and stepper motor movement of the spectrometer used the multifunctional device model USB-6008 commanded by the graphical programming language LabVIEW, both from National Instruments. One of the programs performs a pulse height analysis (PHA) and the other is responsible for X-ray photon counting based on the serial movement of the crystal/detector. Additional achievements included assembling the counting electronics and retrieving and modifying the original detector. The bench tests were performed using a radioactive source of 57Co for photon production. The PHA spectrum acquired using a sealed detector showed well defined peaks at 6.4 keV (Fe Kα) and 14.4 keV (gamma emission), as expected from the literature. The acquisition of PHA spectrum using a flow detector defined the baseline and window voltage for selection of pulses related to Fe Kα. Using these parameters, the scanning of crystal/detector pair showed the Fe Kα peak at the expected position.