專利名稱：一種具有平彎雙晶固定元素道分光器的x熒光光譜分析儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及測量設備領域，具體涉及X熒光光譜分析儀，特別是涉及一種具
有平彎雙晶固定元素道分光器的x熒光光譜分析儀。
背景技術：
現有的波長色散多元素同時測定型X熒光光譜分析儀(簡稱同定型WDXRFS)中， 一般來說真空測量室的四周安裝有多個固定元素道(簡稱元素道)，每個元素道的特征X射 線經分光器分光后由探測器檢測，產生的脈沖信號經放大器放大后，脈沖高度將按照一峰 形曲線分布，即稱為該元素的特征X射線譜峰(簡稱元素譜峰)。儀器調試時必須仔細調節 譜峰峰位，并使譜峰分辨率達到最佳，然后設定感興趣區，計算區內的譜峰面積(脈沖計數 率)，即代表該元素特征X射線的強度，與該元素含量成正比，借此即可以對元素含量進行 定量分析。 現有的同定型WDXRFS，在真空測量室周邊安裝了若干個固定元素道分光器。每個 采用曲面晶體(以下簡稱彎晶)的元素道分光器，由入射狹縫管組件、與入射狹縫管組件尾 部連接的分光盒組件、與分光盒組件連接的出射狹縫管組件組成。被X光管的X射線照射 后樣品中的不同元素發出各自的特征X射線，其波長互不相同。這些X射線通過入射線狹
縫管端部的狹縫和管內通道以e角投射到分光盒組件內的分光晶體表面上，其中只有波
長A符合Bragg公式n A = 2dSin e (n為衍射次數，一般為l，d為晶面間距)的元素特征 X射線才能以同一 e角被分光晶體反射和聚焦，并通過出射狹縫管組件端部的狹縫進入探 測器被檢測。根據所檢測到的該種元素特征X射線的強度即可計算樣品中該元素的含量。 其它元素的特征X射線因其波長不符合Bragg公式而被分光晶體和出射狹縫管管壁吸收。 公知的固定元素道分光器中只能安裝一塊彎晶，并且只有一條單通道光路，只能 測定某一種固定的元素。因此，同定型WDXRFS可以同時測定的元素種類與所安裝的分光器 數量相同。由于安裝空間的限制，在直徑一定的真空測量室周邊可以安裝的分光器數量有 限，因此儀器可以同時測定的元素種類受到限制。到目前為止，現有的功率《200W的小型 多道WDXRFS儀器中最多可安裝12個公知的單彎晶元素分光器，即最多可同時測定12種元 素。為了增加可測定元素的種類，不得不加大真空測量室的直徑，導致樣品至晶體的光程長 度增加，由于檢測到的X射線強度與光程長度成反比，因此為了保證元素的分析精度，必須 加大儀器的功率。即便如此，在功率^ 2000W的大型多道WDXRFS儀器中，最多也只能安裝約 30個公知的單彎晶分光器，而且此時儀器中已顯得十分擁擠，安裝、調試和維修均已相當困 難。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種體積減小、測量的元素數量增多、具有可以同時測 定兩種元素的具有平彎雙晶固定元素道分光器的X熒光光譜分析儀。
為實現上述目的，本實用新型采取的技術方案是一種具有平彎雙晶固定元素道分光器的X熒光光譜分析儀，它包括X光管及X射線發生裝置、若干個固定元素道分光器、 真空測量室和抽真空系統、自動控制系統、探測器、元素特征X射線譜峰檢測裝置以及上位 PC計算機，其特點是一種具有平彎雙晶固定元素道分光器的X熒光光譜分析儀，它包括X
光管及x射線發生裝置、若干個固定元素道分光器、真空測量室和抽真空系統、自動控制系
統、X射線探測器、元素特征X射線譜峰檢測裝置以及上位PC計算機，其特征在于所述固
定元素道分光器包括有入射管組件、與入射管組件尾部連接的分光盒組件、與分光盒組件
連接的出射狹縫管組件和出射準直器管組件； 所述入射管組件包括有入射通道的管體、安裝在該入射通道頭部的狹縫寬度調節 機構以及安裝在該入射通道尾部的光欄板；所述出射狹縫管組件包括有出射通道的管體以 及安裝在該出射通道頭部的狹縫板，該出射狹縫管組件的尾部與所述分光盒組件的盒體連 接；所述分光盒組件包括有盒體以及安裝在該盒體內部的彎晶組件，該彎晶組件包括有彎 晶、晶體托架和入射角調節機構； 所述入射管組件的管體內有兩條入射通道，其中一條是入射狹縫通道，另一條是 入射準直器通道，該入射準直器通道內安裝有一次準直器；所述入射管組件的管體的尾部 與盒體連接； 所述分光盒組件還連接有一支出射準直器管組件，它包括有管體和安裝在管體內 的二次準直器，該出射準直器管管體的尾部與分光盒組件的盒體連接； 所述分光盒組件的盒體內還安裝有一套平晶組件，它包括有平晶、晶體托架以及 入射角調節機構；所述的彎晶組件與入射管組件中的入射狹縫通道和出射狹縫管組件構成 一條彎晶衍射光路，所述的平晶組件與入射管組件中的入射準直器通道和出射準直器管組 件構成一條平晶衍射光路。 所述X熒光光譜分析儀中，所述固定元素道分光器中入射管組件管體內入射準直 器通道的入射光軸與管體中心軸線之間的夾角為2 4度，該路入射光軸的入射角為9 p
e i為第一種被測元素的衍射角，出射準直器管組件的出射角等于e i ;所述入射狹縫通道
的入射光軸與管體中心軸線之間的夾角為4 6度，該路入射光軸的入射角為e2， 92為第
二種被測元素的衍射角，出射狹縫管組件的出射角等于e 2。 所述一次準直器和二次準直器均為平行板準直器。 所述出射狹縫管管體的端部以及出射準直器管管體的端部分別連接一個X射線 探測器。所述的X射線探測器為以下的一種流氣式正比計數器、封閉式正比計數器或者閃
爍計數器。 所述入射管組件的管體的軸心線通過盒體的中心。 所述的彎晶為Johannson型、Joha皿型或對數螺旋曲面型；該彎晶的中心至入射、 出射狹縫之間的距離為130 210mm。 采用以上方案，本實用新型中組合了平彎雙晶固定元素道分光器，與公知的固定 元素道分光器相比較，在分光器外形尺寸相同的情況下，本實用新型中使每個分光器可以 同時測定的元素種類由原來的一種元素變成為兩種元素，這使得本實用新型同定型WDXRFS 儀器在不加大真空測量室直徑和增加分光器數量的情況下，同時測定的元素種類成倍增 加，從而大大擴大儀器的應用范圍。 另一方面，在所需測定的元素種類一定的情況下，本實用新型采用平彎雙晶固定元素道分光器后可以成倍減少分光器的數量和減小真空測量室的直徑，從而使本實用新型 儀器結構大為簡化，大幅度降低制造成本；還可使熒光X射線利用效率顯著提高，并減小X 光管功率。
圖1為本實用新型的整體結構示意圖。 圖2為本實用新型中固定元素道分光器的結構示意圖。
具體實施方式本實用新型提出一種具有可以同時測定兩種元素的固定元素道分光器的X熒光 光譜儀。該X熒光光譜分析儀整體結構如圖1所示，它包括裝設在一機箱內的X光管及X 射線發生裝置101、真空測量室102、若干個連接有探測器105的固定元素道分光器104、由 控制電路板卡106等構成的自動控制系統、元素特征X射線譜峰檢測裝置107，以及置于機 箱外和真空測量室102連通的抽真空系統103、與自動控制系統和檢測裝置107電連接的帶 顯示器108和打印機109的計算機100等部分。 整機部件組成以及連接關系與現有同定型WDXRFS基本相同，本文不予贅述。 在本實用新型中，固定元素道分光器104采用特殊平彎雙晶通道結構設計。如圖 2所示，該固定元素道分光器104包括有入射管組件1、與入射管組件尾部連接的分光盒組 件2、與分光盒組件連接的出射狹縫管組件3和出射準直器管組件5 ; 入射管組件1包括有入射通道11的管體12、安裝在該入射通道頭部的狹縫寬度調 節機構13以及安裝在該入射通道尾部的光欄板14 ;出射狹縫管組件3包括有出射通道31 的管體32以及安裝在該出射通道頭部的狹縫板33，該出射狹縫管組件3的尾部與分光盒組 件的盒體21連接；分光盒組件2包括有盒體21以及安裝在該盒體內部的彎晶組件4，該彎 晶組件4包括有彎晶41、晶體托架42和入射角調節機構43 ; 入射管組件1的管體12內有兩條入射通道ll，其中一條是入射狹縫通道lll，另 一條是入射準直器通道112，該入射準直器通道112內安裝有一次準直器15 ;入射管組件1 的管體12的尾部與盒體21連接，其中心軸線通過盒體21的中心； 分光盒組件2還連接一支出射準直器管組件5，它包括有管體51和安裝在管體51 內的二次準直器52，該出射準直器管管體51的尾部與分光盒組件的盒體21連接； 此外，分光盒組件的盒體21內還安裝有一套平晶組件6，它包括有平晶61、晶體托 架62以及入射角調節機構63。彎晶組件4與入射管組件1中的入射狹縫通道111和出射 狹縫管組件3構成一條彎晶衍射光路，平晶組件6與入射管組件1中的入射準直器通道112 和出射準直器管組件5構成一條平晶衍射光路。 本實用新型中，出射狹縫管管體32的端部連接一個X射線探測器105，出射準直 器管管體51的端部連接另一個X射線探測器105，該X射線探測器可以是流氣式正比計數 器、封閉式正比計數器或者閃爍計數器，每個X射線探測器均與整機中元素特征X射線譜峰 檢測裝置107信號相連。 本實用新型中，為了減小分光盒組件2的尺寸，入射管組件管體1內入射準直器通 道112的入射光軸與管體中心軸線之間的夾角13工 一般可以為2 4度，該路入射光軸的入射角為^， e工為第一種被測元素的衍射角，出射準直器管組件5的出射角等于e。入射
狹縫通道111的入射光軸與管體中心軸線之間的夾角P 2 —般可以為4 6度，該路入射光
軸的入射角為e2， 92為第二種被測元素的衍射角，出射狹縫管組件3的出射角等于e2。 上述實施例中，所提及的一次準直器15和二次準直器52均為平行板準直器。具 體來說，該平行板準直器可以采用專利號為ZL200520000267. 7的中國專利"直插式平行板 準直器"。 除此之外，上述的彎晶41為Johannson型、Johann型或對數螺旋曲面型；該彎晶 41的中心至入射、出射狹縫之間的距離為130 210mm。 下面，舉一具體實施例進行說明 —個用于測定Si和S兩種元素的平彎雙晶分光器，在該分光器中，所述的入射管 組件管體12內入射通道112的入射光軸與管體12中心軸線之間的夾角13工為2. 95度，該 路入射光軸的入射角為e工=72. 29度。所述的入射狹縫通道111的入射光軸與管體12中 心軸線之間的夾角|32為4.9度，該路入射光軸的入射角為9 2 = 55.35度。彎晶41的中 心至入射、出射狹縫之間的距離為170mm。分光盒組件的盒體21的內徑為(M04mm，外徑為 4) 124mm。 上述設計的固定元素道分光器104按以下方式組裝在X熒光光譜分析儀中，其中 入射管組件1申入真空測量室102內，并通過密封組件將104與102組件密封連接，此儀器 的分光組件連接安裝完成。
權利要求一種具有平彎雙晶固定元素道分光器的X熒光光譜分析儀，它包括X光管及X射線發生裝置、若干個固定元素道分光器、真空測量室和抽真空系統、自動控制系統、X射線探測器、元素特征X射線譜峰檢測裝置以及上位PC計算機，其特征在于所述固定元素道分光器包括有入射管組件、與入射管組件尾部連接的分光盒組件、與分光盒組件連接的出射狹縫管組件和出射準直器管組件；所述入射管組件包括有入射通道的管體、安裝在該入射通道頭部的狹縫寬度調節機構以及安裝在該入射通道尾部的光欄板；所述出射狹縫管組件包括有出射通道的管體以及安裝在該出射通道頭部的狹縫板，該出射狹縫管組件的尾部與所述分光盒組件的盒體連接；所述分光盒組件包括有盒體以及安裝在該盒體內部的彎晶組件，該彎晶組件包括有彎晶、晶體托架和入射角調節機構；所述入射管組件的管體內有兩條入射通道，其中一條是入射狹縫通道，另一條是入射準直器通道，該入射準直器通道內安裝有一次準直器；所述入射管組件的管體的尾部與盒體連接；所述分光盒組件還連接有一支出射準直器管組件，它包括有管體和安裝在管體內的二次準直器，該出射準直器管管體的尾部與分光盒組件的盒體連接；所述分光盒組件的盒體內還安裝有一套平晶組件，它包括有平晶、晶體托架以及入射角調節機構；所述的彎晶組件與入射管組件中的入射狹縫通道和出射狹縫管組件構成一條彎晶衍射光路，所述的平晶組件與入射管組件中的入射準直器通道和出射準直器管組件構成一條平晶衍射光路。
2. 根據權利要求1所述的X熒光光譜分析儀，其特征在于所述固定元素道分光器中 入射管組件管體內入射準直器通道的入射光軸與管體中心軸線之間的夾角為2 4度，該路入射光軸的入射角為^， e工為第一種被測元素的衍射角，出射準直器管組件的出射角等于9 i ;所述入射狹縫通道的入射光軸與管體中心軸線之間的夾角為4 6度，該路入射光軸的入射角為e2， 92為第二種被測元素的衍射角，出射狹縫管組件的出射角等于e2。
3. 根據權利要求1所述的X熒光光譜分析儀，其特征在于所述一次準直器和二次準直器均為平行板準直器。
4. 根據權利要求2所述的X熒光光譜分析儀，其特征在于所述一次準直器和二次準直器均為平行板準直器。
5. 根據權利要求1或2或3或4所述的X熒光光譜分析儀，其特征在于所述X射線 探測器為兩個，出射狹縫管管體的端部以及出射準直器管管體的端部分別連接一個X射線 探測器。
6. 根據權利要求5所述的X熒光光譜分析儀，其特征在于所述的X射線探測器為以下的一種流氣式正比計數器、封閉式正比計數器或者閃爍計數器。
7. 根據權利要求1或2或3或4所述的X熒光光譜分析儀，其特征在于所述入射管 組件的管體的軸心線通過盒體的中心。
8. 根據權利要求5所述的用于X熒光光譜分析儀的固定元素道分光器，其特征在于 所述入射管組件的管體的軸心線通過盒體的中心。
9. 根據權利要求1或2或3或4所述的X熒光光譜分析儀，其特征在于所述的彎晶 為Johannson型、Johann型或對數螺旋曲面型；該彎晶的中心至入射、出射狹縫之間的距離為130 210mm。
10.根據權利要求7所述的X熒光光譜分析儀，其特征在于所述的彎晶為Joha皿son 型、Johann型或對數螺旋曲面型；該彎晶的中心至入射、出射狹縫之間的距離為130 210mm。
專利摘要本實用新型公開了一種具有平彎雙晶固定元素道分光器的X熒光光譜分析儀，包括X光管及X射線發生裝置、多個固定元素道分光器、真空測量室和抽真空系統、自動控制系統、X射線探測器、元素特征X射線譜峰檢測裝置以及上位PC計算機，其中固定元素道分光器內部有一條彎晶衍射光路和一條平晶衍射光路，因此分光器尺寸不變而每個分光器可以同時測定兩種元素，使得在不加大真空測量室直徑和增加分光器數量的情況下，本實用新型儀器可同時測定的元素種類成倍增加，擴大儀器的應用范圍；而在所需測定的元素種類一定的情況下，可以成倍減少分光器的數量和減小真空測量室的直徑，從而使儀器結構大為簡化，大幅度降低制造成本。
文檔編號G01N23/223GK201464390SQ20092011057
公開日2010年5月12日 申請日期2009年7月31日 優先權日2009年7月31日
發明者余正東, 吳娜, 高華 申請人:北京邦鑫偉業技術開發有限公司