專利名稱：樣品加工裝置和樣品分析裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種樣品加工裝置，尤其用于制備樣品以便進行光發射光譜(OES)分析和/或X射線熒光光譜(XRF)分析和/或燃燒分析，它具有至少一個樣品架。
背景技術：
上述類型的樣品加工裝置業已公知。這些樣品加工裝置具有一個切割圓盤。利用它對一個裝插在樣品架中的具有例如圓錐形的樣品進行切割，切割方向與該圓錐形樣品的縱軸線成90°，并且在該圓錐形樣品的較小頭部表面下方大約20至25mm處進行切割。關于其他的樣品制備方法，業已公知，在一臺磨床上對樣品的上部段進行磨削，以便為以后進行光發射光譜分析進行準備，同時從樣品的下部段上切削下例如厚度約為4mm的樣品薄片。將該樣品薄片放到一臺沖孔機上，然后從該樣品薄片上沖制出直徑同樣為4mm的樣品塊。這些沖壓坯件隨后被氣動地輸送到燃燒分析儀，以用于確定該樣品中的碳、硫、氮和氧的含量。業已公知的樣品加工裝置因此為了為隨后的分析制備樣品需要一些輔助器件和一系列進一步的加工步驟。但恰恰是因此存在著這樣的危險，即，為分析所需的新鮮的亦即特別純的金屬表面可能會被空氣中的成分污染，從而減少該樣品的檢測適用性。
發明內容
由上述現有技術出發，本發明要解決的技術問題是進一步改善上述類型的樣品加工裝置的使用性，以便盡可能地避免上述缺點。
上述技術問題首先并主要通過這樣一種樣品加工裝置來解決，它尤其用于制備樣品以便進行光發射光譜(OES)分析和/或X射線熒光光譜(XRF)分析和/或燃燒分析，并具有至少一個樣品架，按照本發明，所述樣品加工裝置具有一個圓盤銑刀，其中，該圓盤銑刀和樣品架這樣相對運動，使得借助該圓盤銑刀可切割一個夾持在該樣品架上的樣品，以形成一自由的割下部段和一個繼續被夾持在該樣品架中的樣品殘余段，此外，所述樣品加工裝置還具有至少一個輔助工具，尤其是一個鉆孔工具或另一單獨的銑削工具，以便形成所述樣品殘余段的碎屑。
作為所述樣品優選考慮金屬樣品，例如鑄鐵樣品或類似物。所述圓盤銑刀設計成適用于在同一工序中分割所述樣品并在由此所構成的塊段上獲得清潔的加工表面。通過這樣一種樣品加工裝置可有利地實現，在將所述樣品分割成多個塊段時在由此所構成的可自由取出的塊段上可直接亦即馬上得到一種適用于隨后的檢測、尤其是OES和/或XRF檢測的純潔的加工表面，并由此無需進行隨后的再加工，例如磨削。此外，按照本發明還改進了對于樣品殘余塊段的處理凈化。在用所述圓盤銑刀進行切割后，所述殘余塊段可帶有通過銑削過程同樣相應形成的純潔加工表面地直接保留在樣品架中，并繼續被加工處理。為此，按照本發明，一個輔助加工工具，尤其是一個鉆頭或另一單獨的銑刀用于從該樣品殘余段上鉆取出或銑削下一些適用于例如進行燃燒分析的碎屑。與前述現有技術相比，采用本發明的樣品加工裝置可以實現節約時間地加工樣品，并尤其可以為OES分析和/或XRF分析和/或燃燒分析實現高的樣品制備質量。此處的OES是光發射光譜學(optische Emissionsspektroskopie)的縮寫，XRF則是X射線熒光光譜學(Rntgenfluoreszenzspektroskopie)的縮寫。
優選規定，所述樣品架至少在所述圓盤銑刀的加工位置和所述輔助工具的加工位置之間可沿側向和/或垂直方向移動。作為上述手段的替代措施或者附加措施，所述圓盤銑刀和/或輔助工具為進行相應的位置互換和/或為了實施對應的加工可沿側向和/或垂直方向移動。通過將所述圓盤銑刀安設在一第一主軸上，以及將所述輔助工具安設在一第二主軸上，可以實現一種簡單的結構。
此外，優選所述樣品架被調節成用于夾持旋轉對稱的樣品，使得樣品的中心線至少基本上平行于所述圓盤銑刀的旋轉中心線地延伸。由此使得由所述圓盤銑刀確定的工件切割面與樣品的縱軸線成一個90°的夾角，也就是說垂直于所述樣品縱軸線。優選按照本發明的另一擴展設計，將所述樣品架調節成用于夾持圓錐形的樣品，使得樣品較寬的底端被容納在所述樣品架中，而變窄的樣品部段則從所述樣品架中突伸出。作為其替代措施，也可調節所述樣品架按相反方向夾持所述樣品，也就是說讓該圓錐形樣品逐漸變寬的一端從該樣品架中突伸出。與圓柱形樣品相比，圓錐形樣品帶來的優點在于，在用澆鑄法制造樣品時，便于其脫模取出。為了與圓錐形的樣品相適配，進一步優選將所述樣品加工裝置調節成用于容納圓錐形的樣品，該圓錐形樣品較大的端部直徑在36至45毫米之間和/或它的較小端部直徑在28至36毫米之間和/或它的高度在45至65毫米之間。
按照本發明另一方面的設想，可設置用于尤其自動化地使所述輔助工具相對于所述樣品架的夾緊區對中的控制裝置。在此，所述控制裝置被相宜地調節成尤其自動化地使所述輔助工具朝向所述樣品殘余段定向，以便從樣品的一個中央區域，尤其是從一個由所述圓盤銑刀銑削形成的樣品表面的中央區域中制取出碎屑。由此可以從所述樣品的未受樣品邊緣影響的中心區提取出碎片，以便例如進行燃燒分析。也可以將所述作為輔助工具的銑刀或鉆頭專門調節成從所述樣品殘余段的表面上制取碎屑。
按照本發明在別的方面的設想，所述樣品加工裝置可具有一個將惰性氣體尤其是氬氣(Ar)、氦氣(He)或氮氣(N2)或類似氣體輸入到所述樣品加工裝置的至少一個銑削區和/或鉆孔區中的沖刷裝置。由此可以使所述圓盤銑刀和/或輔助工具的加工區被充足的惰性氣體沖刷，進而避免所述樣品或樣品部段的經加工形成的純金屬表面被空氣中所含有的一些元素所沾染，從而為隨后的分析提供更好的條件。作為替代手段或輔助手段，也可在所述樣品加工裝置上設置一個將借助輔助工具形成的碎屑抽吸走的抽吸裝置。這樣一種抽吸裝置所帶來的優點在于，一方面可將加工碎屑連續輸送走并由此保證加工條件不變，另一方面可用很短的輸送時間將碎屑輸送給例如一個分析裝置如燃燒分析儀等。一種符合本發明目的的進一步的相宜設計在于，所述抽吸裝置具有至少一個運輸用鼓風機，后者將所述惰性氣體作為用于運輸碎屑的氣體從所述至少一個銑削和/或鉆孔區中抽吸走。由此實現，所述惰性氣體即便在其運輸過程中也能防止碎屑被空氣中的成分所沾染，從而可將高純度的碎屑輸送到一個分析裝置中。
本發明另外涉及一種樣品分析裝置，它具有至少一個如上所述的各種樣品加工裝置以及用于進行光發射光譜分析和/或X射線熒光光譜分析和/或燃燒分析的分析儀器。這樣一種樣品分析裝置可以為實施分析而事先對樣品進行準備性加工并緊接著對加工出的高品質的新鮮樣品材料進行分析。對于0ES和/或XRF分析可考慮適用于進行此類分析的分光計或光譜儀。所述樣品分析裝置可具有一些輸送裝置，它們被調節成可將所述圓盤銑刀所切割下的樣品自由段輸送到所述用于進行光發射光譜分析和/或X射線熒光光譜分析的分析儀器。作為這樣的輸送裝置例如有傳送帶、管道氣壓輸送等類似器件。除此之外，還可設置一些自動化的操作器件，以便于例如給所述輸送裝置裝料和/或將切割下的樣品塊段輸送到分光計或光譜分析儀中。
作為替代手段或輔助手段，所述樣品分析裝置可具有多個熱分析儀器，尤其是用于確定碳、硫、氮和氧的熱分析儀器。在本發明的樣品分析裝置中，這些熱分析儀器優選用于檢測用所述樣品加工裝置的輔助工具從所述樣品殘余段中制造出的碎屑。為了連續和快速地將所述碎屑從所述樣品加工裝置輸送到所述熱分析儀器，所述樣品分析裝置可具有用于氣動傳輸碎屑的裝置。與之相關地尤其可將所述抽吸裝置調節成將碎屑以及將所述惰性氣體作為用于傳輸碎屑的氣體從所述樣品加工裝置傳輸到所述熱分析儀器。所述碎屑和惰性氣體可例如在一根管道內通過由所述傳輸用鼓風機造成的壓差從所述樣品加工裝置輸送到分析儀器。
一個包括在本發明范圍內的使用按照本發明的樣品加工裝置的方法如下將一個例如圓錐形的樣品優選一個金屬樣品、更加優選是一個鑄件樣品插放到所述樣品加工裝置的樣品架中，然后用該樣品加工裝置的圓盤銑刀對其進行切割。該樣品背朝所述樣品架的部段或者上部段由此被一次性加工完畢，也就是說，它已經具有為隨后可能進行的OES和/或XRF分析所需的表面，所述樣品的下部段仍然保留在所述樣品加工裝置的樣品架中。該樣品架連同容納在其中的樣品殘余段隨后移到一個輔助工具下方，該輔助工具優選是一個固定在另一根主軸上的鉆頭或特殊的銑刀頭。利用該輔助工具從仍然被容納夾持在樣品架中的樣品殘余體中、優選從其中心區中鉆取出或銑削出樣品碎屑。在一個優選的實施本發明方法的方案中，借助一個抽吸裝置將所述碎屑抽取出并優選氣動地將其進一步傳輸走。按照本發明方法的一個同樣優選的擴展設計，用充足的惰性氣體沖刷所述樣品加工裝置的至少一個鉆孔區和/或銑削區，從而避免所述樣品材料被空氣成分沾染。所述使用按照本發明的樣品加工裝置或樣品分析裝置的方法優選設計成這樣，即，使得借助圓盤銑刀從樣品上切割下的自由塊段在被切割下后直接傳輸到優選適用于進行OES和/或XRF分析的分析裝置。對于用輔助工具或附加工具所形成的樣品碎屑，則優選將其氣動地傳輸給一些熱分析儀器。所述抽吸裝置可符合此目的地用于氣動傳輸。該抽吸裝置借助一個傳輸用鼓風機將沖刷所述至少一個銑削區和/或鉆孔區的惰性氣體抽吸走并將其用作將樣品碎屑輸送到所述熱分析儀的傳輸用氣體。
所有公開的內容都屬于本發明的重要內容。因此，所屬/所附的優先權文件(在先申請的副本)的公開內容也完全都屬于本申請的公開內容。為此，該優先權文本中的技術特征也可一并寫入本申請的權利要求書中。
權利要求
1.一種樣品加工裝置，尤其用于制備樣品以便進行光發射光譜分析和/或X射線熒光光譜分析和/或燃燒分析，它具有至少一個樣品架，其特征在于，所述樣品加工裝置具有一個圓盤銑刀，其中，該圓盤銑刀和樣品架這樣相對運動，使得借助該圓盤銑刀可切割一個夾持在該樣品架上的樣品，以形成一自由的割下部段和一個繼續被夾持在該樣品架中的樣品殘余段，此外，所述樣品加工裝置還具有至少一個輔助工具，尤其是一個鉆孔工具或另一單獨的銑削工具，以便形成所述樣品殘余段的碎屑。
2.按照權利要求1所述的樣品加工裝置，其特征在于，所述樣品架至少在所述圓盤銑刀的加工位置和所述輔助工具的加工位置之間可沿側向和/或垂直方向移動。
3.按照權利要求1或2所述的樣品加工裝置，其特征在于，所述圓盤銑刀安設在一第一主軸上，所述輔助工具則安設在一第二主軸上。
4.按照權利要求1至3中任一項所述的樣品加工裝置，其特征在于，所述樣品架被調節成用于夾持旋轉對稱的樣品，使得樣品的中心線至少基本上平行于所述圓盤銑刀的旋轉中心線。
5.按照權利要求1至4中任一項所述的樣品加工裝置，其特征在于，所述樣品架被調節成用于夾持圓錐形的樣品，使得樣品較寬的底端被容納在所述樣品架中，而變窄的樣品部段則從所述樣品架中突伸出。
6.按照權利要求1至5中任一項所述的樣品加工裝置，其特征在于，該樣品加工裝置被調節成用于容納圓錐形的樣品，該圓錐形樣品較大的端部直徑在36至45毫米之間和/或它的較小端部直徑在28至36毫米之間和/或它的高度在45至65毫米之間。
7.按照權利要求1至6中任一項所述的樣品加工裝置，其特征在于，設有用于尤其自動化地使所述輔助工具相對于所述樣品架的夾緊區對中的控制裝置。
8.按照權利要求1至7中任一項所述的樣品加工裝置，其特征在于，所述控制裝置被調節成尤其自動化地使所述輔助工具朝向所述殘余段定向，以便從一個中央區域，尤其是一個由所述圓盤銑刀銑削形成的樣品表面的中央區域中生成碎屑。
9.按照權利要求1至8中任一項所述的樣品加工裝置，其特征在于，所述作為輔助工具的銑刀或鉆頭被調節成從所述殘余段的表面上采集出碎屑。
10.按照權利要求1至9中任一項所述的樣品加工裝置，其特征在于，設有一個將惰性氣體尤其是氬氣、氦氣或氮氣輸入到所述樣品加工裝置的至少一個銑削區和/或鉆孔區中的沖刷裝置。
11.按照權利要求1至10中任一項所述的樣品加工裝置，其特征在于，設有一個將借助輔助工具形成的碎屑抽吸走的抽吸裝置。
12.按照權利要求1至11中任一項所述的樣品加工裝置，其特征在于，所述抽吸裝置具有至少一個運輸用鼓風機，后者將所述惰性氣體作為用于運輸碎屑的氣體從所述至少一個銑削和/或鉆孔區中抽吸走。
13.一種樣品分析裝置，其特征在于，設有至少一個按照上述任一項權利要求所述的樣品加工裝置以及用于進行光發射光譜分析和/或X射線熒光光譜分析和/或燃燒分析的分析儀器。
14.按照權利要求13所述的樣品分析裝置，其特征在于，設有用于將所切割下的樣品的自由部段從所述樣品加工裝置輸送到所述用于進行光發射光譜分析和/或X射線熒光光譜分析的分析儀器的輸送裝置。
15.按照權利要求13或14所述的樣品分析裝置，其特征在于，設有多個熱分析儀器，尤其是用于確定碳、硫、氮和氧的熱分析儀器。
16.按照權利要求13至15中任一項所述的樣品分析裝置，其特征在于，設有用于將碎屑從所述樣品加工裝置氣動傳輸到所述熱分析儀器的裝置。
17.按照權利要求13至16中任一項所述的樣品分析裝置，其特征在于，所述抽吸裝置被調節成將碎屑以及將所述惰性氣體作為用于傳輸碎屑的氣體從所述樣品加工裝置傳輸到所述熱分析儀器。
全文摘要
本發明公開了一種樣品加工裝置，尤其用于制備樣品以便進行光發射光譜分析和/或X射線熒光光譜分析和/或燃燒分析，它具有至少一個樣品架，為了有利于使用，本發明建議所述樣品加工裝置具有一個圓盤銑刀，其中，該圓盤銑刀和樣品架這樣相對運動，使得借助該圓盤銑刀可切割一個夾持在該樣品架上的樣品，以形成一個自由的部段和一個繼續被夾持在該樣品架中的樣品殘余段，此外，所述樣品加工裝置還具有至少一個輔助工具，尤其是一個鉆孔工具或另一單獨的銑削工具，以便形成所述樣品殘余段的碎屑。本發明另外還公開一種樣品分析裝置，其中，設有至少一個如上所述的樣品加工裝置以及用于進行光發射光譜分析和/或X射線熒光光譜分析和/或燃燒分析的分析儀器。
文檔編號G01N25/00GK1758047SQ200510109760
公開日2006年4月12日 申請日期2005年9月21日 優先權日2004年10月4日
發明者莫尼卡·特拉普 申請人:普法夫Aqs有限責任公司