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赫尔纳供应德国 PN Detector 硅漂移探测器

• 型   号：SD3plus-10-125pnW
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赫尔纳供应德国 PN Detector  硅漂移探测器

赫尔纳供应德国 PN Detector  硅漂移探测器

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德国 PN Detector 的 SD3plus 系列属于硅漂移探测器（SDD）中的高分辨率档位，用于对能谱分辨率要求严苛的 EDX 与 XRF 分析。德国 PN Detector 在 SD3 液滴状探测结构的基础上换用新一代芯片集成 FET 设计，把 Mn-Kα 处的能量分辨率做到 121 eV，C-K 处做到 36 eV。对轻元素谱线与低 kV 电镜分析而言，德国 PN Detector SD3plus 的噪声水平直接决定元素定量下限。

## 1、公司介绍

德国 PN Detector（PNDetector GmbH）位于慕尼黑，从事硅漂移探测器与 pnCCD 像素探测器的芯片设计、晶圆工艺、模块封装与系统集成，产品供往 EDX/XRF 光谱仪、电子显微镜、同步辐射线站与 X 射线成像设备。探测器芯片采用自有多晶硅工艺，漏电流控制在低水平；读出端采用芯片集成 JFET，把探测器信号电容压到几十 fF 量级。芯片、模块与电子学在同一套工艺体系内完成，型号之间的差异集中在有效面积、窗口形式与读出结构，不依赖外购探测芯片。产品线同时覆盖电子成像与背散射电子探测，可为电镜整机厂提供探测器、前置放大与图像采集的成套件。

## 2、主要产品

1. 基础 SDD 模块（标准 EDX 应用）

2. 超高性能 SDD 模块（SD3plus 系列）

3. 大面积 SDD 模块（高探测效率）

4. 椭圆形 SDD 模块（大立体角，适配 TEM 与 WDX）

5. 高通量 SDD 模块（工业在线检测）

6. 多通道环形 SDD 模块组（ROCoco 结构）

7. pnCCD (S) TEM 相机（直接电子成像）

8. CXC 彩色 X 射线相机（能量分辨型面阵）

9. 环形背散射电子探测器（BSD 系列）

10. STEM 探测器二极管与主放、图像采集电子学（MA-PN4、MICS、DISS6）

## 3、主要型号

- SD3plus-10-125pnW：有效面积 10 mm²，125 eV 档

- SD3plus-30-125pnW：有效面积 30 mm²，125 eV 档

- SD3-05-128pnW：有效面积 5 mm²，127 eV 档

- SD3-10-128pnW：有效面积 10 mm²，127 eV 档

- SDDplus-10-128pnW、SDDplus-30-128pnW、SDDplus-60-128pnW：大面积档位

- ROCoco：四通道环形 SDD

- pnCCD (S) TEM Camera：264×264 像素直接电子探测器

- BSD-150-4-1-20、BSD-80-4-1-20、BSD-40-4-1-10：环形背散射探测器

- STEM-22-4-3-BF15、STEM-22-4-3-CH05、STEM-10-4-2-BF05：STEM 探测器二极管

- CXC：彩色 X 射线相机

## 4、产品介绍

德国 PN Detector SD3plus 用于把入射 X 射线光子的能量转换为电荷量并读出，输出与元素特征谱线对应的能谱。器件按无窗口形式用于真空环境时，可检测锂 K 线与铝 L 线等低能谱线；在低 kV 电子显微镜上，M 线与 L 线的弱信号也能给出可定量分析的信噪比。

核心参数：

- 能量分辨率：121 eV FWHM @ Mn-Kα

- 低能端分辨率：36 eV FWHM @ C-K

- 有效面积档位：5、10、20、30、60、100、300、600 mm²（按系列分布）

- 读出结构：芯片集成 JFET，信号电容低至几十 fF

- 工作温度：常规 -20 ℃，高温条件下分辨率衰减幅度小

- 窗口形式：铍窗、超薄聚合物窗（UTW）、平面薄窗（PTW），真空应用可去窗

- 计数能力：配合主放可工作到高计数率，谱峰位置不随计数率漂移

工作原理：

X 射线光子进入全耗尽硅体后激发出电子空穴对，电荷在漂移电场作用下被收集到阳极，收集电荷量与光子能量成正比。噪声主要来自探测器电容与漏电流：电容越小，串联噪声越低；漏电流越小，并联噪声越低。SD3plus 把第一级 JFET 做在芯片上，阳极与栅极之间几乎没有外接线，信号电容随之下降，因此同样面积下可获得更低的噪声底。多晶硅电极工艺降低表面漏电流，使器件在较高温度下仍保持可用分辨率，为低功耗冷却方案留出空间。

## 5、优势特点

1. 分辨率 121 eV @ Mn-Kα，比常规 127 eV 档位再降约 5%，相邻重元素谱线重叠时的剥离误差随之减小。

2. 低能端 36 eV @ C-K，硼、碳、氮、氧等轻元素的谱峰可分离，适配低 kV 电镜与薄层分析。

3. 芯片集成 FET 把信号电容降到几十 fF，长线缆与外部前置放大带来的噪声不再进入信号链。

4. 高温条件下分辨率衰减幅度小，可用单级制冷或低功耗冷却维持工作点，降低整机热负荷与功耗。

5. 面积覆盖 5 至 600 mm²，同一工艺平台内按计数率与立体角需求选型，备件与维修通道统一。

## 6、应用领域

1. 电子显微镜 EDX 附件：低 kV 观察时对 M 线、L 线做定量，解决轻元素与微量元素谱峰重叠问题。

2. 台式与手持 XRF 光谱仪：作为探测模块用于合金牌号判定、镀层厚度与 RoHS 元素筛查，高计数率下谱峰稳定。

3. 全反射 X 荧光（TXRF）与痕量分析：低噪声底改善 ng 级检出限。

4. 同步辐射线站：无窗真空配置下测量低能谱线，配合多通道结构提高采光效率。

5. 半导体与镀层检测设备：薄膜厚度与成分的在线测量，按面积档位匹配光斑尺寸。

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