在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的廣闊舞臺上,手持式光譜儀憑借其獨特的功能,在眾多領(lǐng)域中發(fā)揮著不可或缺的作用。從工業(yè)生產(chǎn)中的質(zhì)量把控,到地質(zhì)勘探里對礦石成分的探測;從環(huán)保領(lǐng)域監(jiān)測土壤、水質(zhì)污染情況,到考古研究中對文物材質(zhì)的分析鑒定 ,手持式光譜儀的身影無處不在。
在這神奇的手持式光譜儀內(nèi)部,有一項核心技術(shù)宛如它的 “秘密武器”,那就是 SDD 技術(shù)。

SDD 技術(shù),即硅漂移探測器技術(shù),是一種半導(dǎo)體探測器,在 X 射線檢測中扮演著關(guān)鍵角色,是手持式光譜儀實現(xiàn)精準(zhǔn)分析的核心組件。它主要由一塊低摻雜的高阻硅構(gòu)成,在其背面輻射入射處有一層很薄的異質(zhì)突變結(jié) ,正面則設(shè)計有間隔很短的異質(zhì)摻雜電極條紋,通常呈同心圓環(huán)狀。
當(dāng) X 射線照射到 SDD 探測器上時,會與硅材料相互作用,產(chǎn)生電子 - 空穴對。這些電子 - 空穴對在探測器內(nèi)部電場的作用下,電子會像被一只無形的手牽引著,向極低電容的收集陽極 “漂移”,這個過程中就形成了計數(shù)電流 。而通過對這些電流信號的精確測量和分析,就能獲取 X 射線的能量、強度等信息,進(jìn)而推斷出樣品中元素的種類和含量。
在傳統(tǒng)的光譜儀中,常見的傳統(tǒng)半導(dǎo)體探測器,在面對復(fù)雜的檢測任務(wù)時,往往需要較長的檢測時間。在礦石勘探領(lǐng)域,使用傳統(tǒng)探測器對一塊礦石樣品進(jìn)行元素分析,可能需要幾分鐘甚至十幾分鐘的時間 。這是因為傳統(tǒng)探測器在收集和處理 X 射線信號時,效率較低,電子在探測器內(nèi)部的傳輸過程較為緩慢。而且,傳統(tǒng)探測器在高計數(shù)率的情況下,容易出現(xiàn)信號堆積的問題,進(jìn)一步降低了檢測速度。
而 SDD 技術(shù)的出現(xiàn),徹底打破了這種檢測速度上的困境,實現(xiàn)了檢測速度的大飛躍。SDD 探測器具有極低的電容,這使得電子在其中的漂移速度極快,能夠快速收集和處理 X 射線信號。

以奧林巴斯 vanta 手持光譜儀為例,其搭載 SDD 技術(shù)后,檢測速度相比傳統(tǒng)探測器提升 3 倍以上,僅需 3 秒即可完成基礎(chǔ)元素篩查,15 秒內(nèi)便能輸出高精度定量數(shù)據(jù)。在工業(yè)質(zhì)檢場景中,這樣的檢測速度提升帶來的優(yōu)勢不言而喻。在鋁合金生產(chǎn)中,傳統(tǒng)檢測方式檢測一塊鋁合金錠平均耗時 20 - 30 分鐘,而采用配備 SDD 技術(shù)的手持光譜儀,檢測時間從 20 分鐘大幅縮短至 7 秒 ,日檢測量從 30 批次提升到 300 批次。這使得企業(yè)能夠在短時間內(nèi)對大量產(chǎn)品進(jìn)行檢測,及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問題,大大提高了生產(chǎn)效率,避免了因檢測時間長導(dǎo)致的生產(chǎn)延誤和成本增加。
在實際應(yīng)用中,手持式光譜儀常常需要適應(yīng)各種復(fù)雜甚至惡劣的環(huán)境。無論是沙漠深處進(jìn)行地質(zhì)勘探,還是在熱帶雨林中開展環(huán)境監(jiān)測;無論是在鋼鐵冶煉車間實時監(jiān)測產(chǎn)品質(zhì)量,還是在高海拔礦山進(jìn)行礦石成分分析,手持式光譜儀都必須穩(wěn)定可靠地工作 !

SDD 技術(shù)賦予了手持式光譜儀強大的環(huán)境適應(yīng)能力,使其能夠在這些惡劣環(huán)境中脫穎而出。許多配備 SDD 技術(shù)的手持式光譜儀都具備出色的防塵、防水性能,達(dá)到了 IP65 甚至更高的防護(hù)等級 。這意味著它們能夠有效抵御灰塵的侵入,即使在傾盆大雨中也能正常工作,不會因為進(jìn)水而導(dǎo)致設(shè)備損壞或性能下降。例如奧林巴斯 vanta 手持光譜儀,機身通過 IP65 防塵防水認(rèn)證,在風(fēng)沙彌漫的沙漠環(huán)境中,細(xì)密的沙塵無法進(jìn)入儀器內(nèi)部,干擾其正常運行;在大雨傾盆的野外,它也能從容應(yīng)對,確保檢測工作不受影響。
同時,這類光譜儀還擁有良好的耐摔性能,能夠承受一定高度的跌落沖擊 。在野外作業(yè)或工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場,儀器不小心掉落是難以避免的情況,而 SDD 技術(shù)設(shè)備憑借其堅固的外殼和內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計,可承受 1.2 米甚至更高高度的跌落沖擊,就像有一層無形的 “保護(hù)罩”,最大程度地保護(hù)內(nèi)部核心部件不受損壞,保障了檢測工作的連續(xù)性。
此外,SDD 技術(shù)的手持式光譜儀在適應(yīng)溫度變化方面也表現(xiàn)出色,能夠在較寬的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定運行,一般可在 - 10℃~50℃的環(huán)境中正常工作 。

在工業(yè)制造領(lǐng)域,它是質(zhì)量把控的 “火眼金睛”。在電子制造行業(yè),電路板的生產(chǎn)過程中,需要嚴(yán)格控制各種金屬元素的含量,以確保電路板的性能穩(wěn)定 。配備 SDD 技術(shù)的手持式光譜儀能夠快速檢測電路板上的銅、錫、鉛等元素的含量,及時發(fā)現(xiàn)因元素含量異常導(dǎo)致的質(zhì)量問題,避免不合格產(chǎn)品流入市場。在汽車零部件制造中,對于鋁合金、鋼材等原材料的成分檢測至關(guān)重要。使用搭載 SDD 技術(shù)的光譜儀,可在生產(chǎn)線上實時檢測原材料的成分,確保其符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),保障汽車零部件的質(zhì)量和安全性 。某汽車制造企業(yè)在采用這種光譜儀后,因原材料成分不合格導(dǎo)致的產(chǎn)品次品率降低了 30%,大大提高了生產(chǎn)效益。
