Sistema di rivelazione per spettrometria

Oltre che del rivelatore in sé, appare utile esplicitare qualche informazione in più sugli apparati elettronici che compongono un sistema standard per la spettrometria. Per poter ottenere risultati sperimentalmente accettabili è infatti necessario conoscere le caratteristiche dei dispositivi di alimentazione, amplificazione, discriminazione ed elaborazione degli impulsi che giungono dal detector:

• Alimentatore HV: serve per fornire la tensione di alimentazione al rivelatore e deve avere delle elevate caratteristiche di stabilità in tensione nel tempo. Solitamente questi strumenti sono in grado di fornire tensioni fino ad una decina di kV, con correnti dell’ordine del mA. Devono essere inoltre protetti contro assorbimenti eccessivi e cortocircuiti nonché avere la possibilità di controllo remoto.

• Preamplicatore: adibito ad un primo stadio di amplificazione dell’impulso, produce alla sua uscita un segnale in tensione che risulta proporzionale al numero di portatori di carica. Generalmente il preamplificatore viene messo il più vicino possibile al rivelatore in modo da ridurre il più possibile il rumore generato dalle capacità dei fili che lo connettono al cristallo, per questo motivo spesso risulta addirittura installato sul supporto che contiene il fotomoltiplicatore.

• Amplificatore: ha la funzione di formare il segnale e di amplificarlo massimizzando il rapporto segnale-rumore. L'amplificatore accetta gli impulsi provenienti dal preamplificatore, li trasforma in segnali di corretta polarità e dinamica in modo che tutto lo spettro possa poi essere convertito dall'ADC (Analogic to Digital Converter). Le caratteristiche principali dell'amplificatore sono la linearità e la stabilità di guadagno. Tra i vari elementi della catena elettronica è quello che presenta più caratteristiche operazionali che possono essere impostate a discrezione dell’operatore, quali il guadagno (gain) e la scelta della costante di tempo di formazione del segnale (shaping time), che va fissata a seconda del tipo di rivelatore e dell’intensità della sorgente. La condizione ottimale si ha, in genere, per un tempo di formatura compreso tra 2 e 10 µs.

• Analogic to Digital Converter(ADC):  converte l'informazione analogica in uscita dall'amplificatore con un numero intero che traduce l’informazione sull’impulso acquisito. Questa informazione deve essere poi immagazzinata in un analizzatore multicanale (MCA), dove il numero dei segnali con ampiezza compresa in un certo intervallo viene conteggiato nel canale corrispondente. L'analizzatore MCA permette quindi di visualizzare lo spettro differenziale delle ampiezze dei segnali in entrata. Inoltre viene controllata la durata dei conteggi e visualizzata la frazione di tempo vivo rispetto al tempo reale di acquisizione dello spettro.

Qui sotto alcune immagini in cui si vedono un'ADC (a sinistra), un'amplificatore (al centro) e un'alimentatore (a destra).

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