Die energiedispersive Röntgenfluoreszenzanalyse ist ein Verfahren zur zerstörungsfreien Analyse der elementaren Zusammensetzung einer Probe. Hierbei stellt der Siliziumdriftdetektor (SDD) einen rauscharmen Typ von Halbleiterstrahlungsdetektor dar, aus dessen Signal mit digitalen Pulsprozessoren (DPPs) das Energiespektrum der Röntgenstrahlung bestimmt wird. In DPPs werden diese Signale analog konditioniert, digitalisiert und ausgewertet, indem Filter angewendet und Amplituden von Röntgenpulsen bestimmt werden und eine Mehrkanalanalyse berechnet wird. Zur einfacheren Untersuchung der Signalauswertung von SDDs wird in dieser Arbeit eine Simulationsumgebung entwickelt. Hierbei wird eine Signalsimulation für SDDs entworfen, sowie der analoge Eingangspfad und die Algorithmik von DPPs nachgebildet. Mit der Simulation werden Einflüsse des analogen Eingangspfads von DPPs untersucht. Hier beeinflusst der Tiefpassfilter den Signaldurchsatz und die Energieauflösung, insbesondere bei kurzen Pulsformungszeiten. Die Eingangskopplung wird untersucht, wobei die DC-Kopplung gegenüber der AC-Kopplung eine stärkere Reduzierung des Signaldurchsatzes mit höherer Verstärkung, jedoch geringere Anforderungen an die Abtastfrequenz des Analog-Digital-Wandlers (ADC) bedingt. Eigenschaften des ADCs werden untersucht, wobei der Einfluss des Quantisierungsrauschens auf die Energieauflösung sowie der Abtastfrequenz auf den Signaldurchsatz und die Prüfung von Summenereignissen aufgezeigt wird. Mit der Nichtlinearität und dem Eigenrauschen werden zudem nicht-ideale ADC-Eigenschaften betrachtet. Basierend auf den Untersuchungen wird ein DPP-Prototyp entworfen. Neben dem analogen Eingangspfad werden auch Auswertealgorithmen für DPPs untersucht. Bei der Erfassung von Energiewerten mit Pulsmaximierung verbessern lange Lückenzeiten die Energieauflösung, führen jedoch zur Verschiebung von Spektrallinien. Durch die Anpassung der Pulsformungszeit an die Zeitintervalle aufeinanderfolgender Röntgenpulse kann eine von der Photonenzählrate abhängige Verbesserung der Energieauflösung erzielt werden. Zudem kann mittels einer durch den DPP ausgelösten Entladung die Totzeit bei der Detektion von 40 keV Photonen um bis zu 14,4% reduziert werden. Mit der adaptiven Lückenzeit wird ein Verfahren vorgestellt, welches durch die Anpassung der Lückenzeit an die individuellen Signalanstiegszeiten der Röntgenpulse auf die Steigerung des Signaldurchsatzes großflächiger SDDs abzielt. Das Verfahren wird im DPP-Prototyp umgesetzt. Eine experimentelle Untersuchung zeigt bei ähnlichem Einfluss des ballistischen Defizits eine Steigerung des Signaldurchsatzes um bis zu 17% gegenüber statischen Filtern. Zudem wird der Einsatz von Optimalfiltern betrachtet, welche erforderliche Beschränkungen an das Übertragungsverhaltens erfüllen. Ein Verfahren aus der Literatur wird angepasst, Grenzwerte für die Erfüllung von Beschränkungen hergeleitet und Filter berechnet. Diese werden im DPP-Prototyp umgesetzt und so das elektronische Rauschen im Vergleich zu Trapezfiltern um bis zu 5,2% reduziert.    «

Die energiedispersive Röntgenfluoreszenzanalyse ist ein Verfahren zur zerstörungsfreien Analyse der elementaren Zusammensetzung einer Probe. Hierbei stellt der Siliziumdriftdetektor (SDD) einen rauscharmen Typ von Halbleiterstrahlungsdetektor dar, aus dessen Signal mit digitalen Pulsprozessoren (DPPs) das Energiespektrum der Röntgenstrahlung bestimmt wird. In DPPs werden diese Signale analog konditioniert, digitalisiert und ausgewertet, indem Filter angewendet und Amplituden von Röntgenpulsen be...    »