基于超导转变边探测器低温能谱仪的稀土氧化物谱学分析研究

【作者】 吴秉骏； 张硕； 夏经铠； 刘志； 谢晓明；

【机构】 信息功能材料国家重点实验室中国科学院上海微系统与信息技术研究所； 大科学中心上海科技大学； 上海科技大学物质科学与技术学院； 中国科学院超导电子学卓越创新中心；

【摘要】 X射线荧光（XRF,X-ray Fluorescence）谱学分析是一种有效的元素鉴别手段,2-20 keV的硬X射线能段XRF可以有效覆盖3d过渡金属的K边及5d过渡元素的L边的荧光光谱分析需求^[1,2]。针对稀土元素的L边XRF分析需求,以基于硅漂移探测器（SDD,Silicon Drift Detector）的传统能谱仪（EDS）作为分析手段时,通常会由于各谱线展宽导致相互重叠,以及受到轫致辐射背景谱的影响,导致其能量分辨率无法满足准确确定各谱峰归属及其比例的需求。基于超导转变边探测器（TES,Transition-Edge Sensor）的低温X射线能谱仪可以在10 keV能量附近实现优于10 eV的分辨率,可以有效提高稀土元素鉴别的灵敏度,也为超宽能谱范围的多种稀土元素的实验室级别扩展X射线吸收精细结构（EXAFS）谱学分析创造了条件^[3,4]。TES探测器对从软X射线（～1.5 keV）至硬X射线（～18 keV）范围的入射X射线光子,均有较好的线性信号响应,因此可以通过能量标定手段将其精确转换到能量刻度。经过一定时间的荧光信号数据积累,可以得到特定样品的XRF光谱,从而对此进行分峰拟合,可精确测得不同峰的中心值、峰形状乃至面积比例^[5,6]。通过稀土氧化物的XRF光谱分析的实测数据,能够获取稀土元素各种类归属的相对比例等信息,可以建立起更为精确的各稀土元素的XRF光谱数据库,从而可以为进一步的稀土资源开发、环境保护与分析测试等应用提供一定参考^[5-7]。更多还原