4.8
Suggested Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
4.9
Reference Books and Review Articles . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
4.10
X-ray Optics Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
5
X-ray Detectors and Electronics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
5.1
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
5.2
Detector Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
5.3
Film and Image Plates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
5.4
Gas Ionization Chambers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
5.5
Photodiodes and Diode Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
5.6
Charge-Coupled Devices (CCDs) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
5.7
Geiger Counters and Gas Proportional Detectors . . . . . . . . . . . 115
5.8
Multi-Wire Proportional Counters and Silicon Microstrip
Detectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
5.9
Scintillation Detectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
5.10
Energy-Dispersive Semiconductor Detectors . . . . . . . . . . . . . . 118
5.10.1
Energy Resolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
5.10.2
Count Rates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
5.10.3
Drift Diodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
5.10.4
Diode Array Detectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
5.10.5
pnCCD Detectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
5.11
Avalanche Photodiodes (APDs) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
5.12
Streak Cameras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
5.13
Superconducting Tunnel Junction (STJ) Detectors . . . . . . . . . . 122
5.14
Microcalorimeters and Transition Edge Sensor (TES)
Detectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
5.15
Detector Electronics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
5.15.1
Preamplifiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
5.15.2
Amplifiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
5.15.3
Discriminators and Single-Channel-Analyzers . . . . . 127
5.15.4
Multi-Channel Analyzers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
5.15.5
Constant Fraction Discriminators . . . . . . . . . . . . . . . 127
5.15.6
Time-to-Amplitude and Time-to-Digital
Converters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
5.15.7
Gates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
5.15.8
Analogue-to-Digital Converters . . . . . . . . . . . . . . . . 128
5.15.9
Counters/Scalers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
5.15.10 NIM Bins and Crates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
5.15.11 The Trend toward Digital . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
5.16
Suggested Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
5.17
Reference Books and Review Articles . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
5.18
Commercial Websites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
xiv
Contents