专利名称：一种复合位移式连读分析RoHS指令痕量元素的检测分析仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种痕量元素的测量技术及其检测分析仪，尤其 是一种复合位移式连读分析RoHS指令痕量元素的检测分析仪。(二) 背肇技术欧盟关于限制使用六种有害物质的法律，亦称RoHS指令巳于 2006年7月1日在欧盟地区开始实施，中国版的RoHS法规，即"电 子信息产品污染控制管理办法"也于2007年3月1日开始实施；物质 中所含元素的诸多分析方法中，最环保、最适用技术应属于X射线 荧光光谱分析，该类分析仪器又分为波长色散型X射线荧光光谱仪 (WDXRF)和能量色散型X射线荧光能谱仪(EDXRF)，上述X射线荧 光光谱仪都能对RoHS指令元素铅、汞、镉、溴、铬的总量进行定性、 定量分析。但是，使用上述通用仪器对有限五种元素分析时，既存在 价格性能比太髙又存在操作上的不方便，况且能量色散型荧光光谱仪 总是存在很高的散射谱背景，其灵敏度与准确度较难达到要求。针对 RoHS指令元素的检测分析，需要一种操作简便、性能价格比适宜、 低背景值、布灵敏度的专用检测分析仪。(三) 实用新型内容 本实用新型的目的在于提供一种复合位移式连读分析RoHS指令痕量元素的检测分析仪，它可以克服现有仪器的不足，是一种机构 新颖、操作简便、性能价格比合理的专用RoHS指令痕量元素检测分 析仪，其衍射分光强度比平晶扫描光谱仪可高出三到四个数量级，波 长分辨率好到千分位量级；具有高信噪比及高灵敏度的优点。本实用新型的技术方案 一种复合位移式连读分析RoHS指令痕 量元素的检測分析仪，其特征在于它包括动态真空分光测量室、X射 线入射法兰接口、外电源与信息交换接口、真空管路接口、抽真空部 件、样品室、送样器、X射线激发源、供电电源、信息采集与处理器、 仪器系统控劁器和上位计算机；所说的动态真空分光测量室内有X 射线的弯曲晶体连续衍射分光与探测的复合位移式装置，且依外电源 与信息交换接口与供电电源、信息采集与处理器、仪器系统控制器连接，并依真空管路接口与抽真空部件连接；所说的仪器系统控制器与 上位计算机连接；所说的X射线入射法兰接口与样品室连接，样品 室与送样器、X射线激发源连接。上述所说的上位计算机中存储有仪器软件包。 上述所说的送样器是可水平位移和垂直升降的自动送样器。 上述所说的动态真空分光测量室内的X射线的弯曲晶体连续衍 射分光与探测的复合位移式装置由支撑托盘、罗兰圆盘、固定行走槽、 晶体部件、X射线探测器、探测器拉臂、罗兰圆盘电机、共用齿轮构 成；其中所说的罗兰圆盘上的两侧有间断的聚焦圆轨道，和保持与支撑托 盘平行的平行滑块，所说的罗兰圆盘依伸入聚焦圆轨道中的探测器拉 臂移动轴、罗兰圆盘导向轴与探测器拉臂和固定行走槽连接；所说的罗兰圆盘上的聚焦圆轨道上装有单列圆锥滚子轴承，在轴 承的两侧有晶体部件的安装孔；所说的晶体部件依罗兰圆盘上的晶体部件安装孔安装在罗兰圆 盘上；所说的支揮托盘是复合位移式装置的底盘，依罗兰圆盘上的平行 滑块与罗兰圃盘连接；所说的圃定行走槽内安装有齿条；所说的齿条一端与共用齿轮呈 啮合配装，另一端配有限制样品室发出的特征射线的入射线狭缝，入 射线狭缝底面的固定行走槽上装有罗兰圆盘导向轴，所说的罗兰圆盘 导向轴与入射线狭缝同轴，且伸入罗兰圆盘的一侧聚焦圆轨道中，与 聚焦圆轨道虽滑动装配；且固定行走槽依其上的固定行走槽支柱与支 撑托盘连接；所说的X射线探测器安装在探测器拉臂上，用于接收晶体部件 衍射分光的衍射线，且X射线探测器前端安装有探测器狭缝；所说的採測器拉臂内安装有齿条；所说的齿条一端与共用齿轮呈 啮合配装，探測器拉臂的靠近X射线探测器的一端装有探测器拉臂 移动轴，所说的探测器拉臂移动轴伸入罗兰圆盘的另一侧聚焦圆轨道 中；
所说的共用齿轮为实现带晶体部件的罗兰圆盘和x射线探测器位移的推动轮，与罗兰圆盘电机轴同轴锁紧装配，且与固定行走槽内和探测器拉臂内的两条完全相同的齿条啮合连接；所说的罗兰圆盘电机的电机轴通过单列圆锥滚子轴承与罗兰圆盘配接。上述所说的X射线探测器为集X射线探测器件、二次仪表为一 体的探测器。上述所说的X射线探测器件可以是流气正比计数管、充气正比 计数管、NaI(Tl)闪烁计数器或塑料闪烁体计数器。上述所说的晶体部件是在一个晶体架上安装一块晶面半径为 2R ，且表面半径为R的LiF(200)晶体。上述所说的罗兰圆盘上的聚焦圆轨道的半径R的取值范围为 10cm^R^25亂上述所说的罗兰圆盘电机是普通直流电机、步进电机或伺服电机中的一种。上述所说的X射线激发源是铑靶、200瓦的X射线激发源。 本实用新型的工作原理送样器将待分析样品传送到测试位置， 在真空单元实现动态真空，分光测量室处于真空状态时，X射线激发 待测样品并产生元素的特征X射线，通过入射线狭缝投射到晶体部 件上，晶体部件衍射分光的衍射线，通过探测器狭缝投射到X射线 探测器上；罗兰圆盘是聚焦圆轨道的移动载体，罗兰圆盘电机依其电 机轴通过单列圆锥滚子轴承与罗兰圆盘配装，实现罗兰圆盘绕电机轴 转动；共用齿轮随电机轴转动时，共用齿轮与电机沿固定行走槽内齿 条直线移动，并拖动罗兰圆盘沿齿条移动，由于固定行走槽上的罗兰 圆盘导向轴的制约，罗兰圆盘只能绕电机轴转动式前移，实现一种复 合位移；与此同时，共用齿轮啮合探测器拉臂内齿条拉动探测器拉臂 及其上的探測器沿聚焦圆轨道位移，实现对X射线探测器位置的控 制，从而获取不同波长衍射线强度数据。本实用新型优越性在于①采用复合位移装置实现弯曲晶体对X 射线的连续衍射分光与探测，更新目前采用的单一波长固定通道的分 光机构，由单一波长的衍射分光与探测扩展为一定波长范围的连续衍 射分光与探测；②该装置对特征X射线波长介于0.97A到3.84A的 元素具有连续检测分析功能，特别适用于RoHS指令元素的检测分 析；③选用双曲率LiF(200)单晶体进行X射线衍射分光，它具有全聚 焦功能，衍射像可聚焦到一条线上，含有双曲率晶体的衍射分光机构， 比平面晶体衍射分光机构具有更高的衍射强度和分辨本领，其衍射分 光效率能提高三至四个数量级，其波长分辨率好到千分位量级；④采 用同一齿轮同时啮合固定行走槽内和探测器拉臂内的两条完全相同 的齿条，保证晶源弦长与晶焦弦长的等量改变；⑤采用的驱动装置为 机械结构，仅用一个驱动电机即能实现罗兰圆盘、晶体部件、X射线 探测器三者之间符合罗兰条件和布拉格条件的位移，最大限度的简化 衍射分光与探测机构，降低成本、易于推广应用。(四) 附困说明
图1为本实用新型所涉一种复合位移式连读分析RoHS指令痕量 元素的检测分析仪的结构示意图；图2为本实用新型所涉一种复合位移式连读分析RoHS指令痕量 元素的检测分析仪的动态真空分光测量室内的X射线的弯曲晶体连 续衍射分光与探测的复合位移式装置的结构示意图(其中图2—A为 仰视图；图2—B为俯视图)。其中，A为动态真空分光测量室，B为X射线入射法兰接口， C为外电源与信息交换接口， D为真空管路接口， E为抽真空部件， F为样品室，G为送样器，H为X射线激发源，I为供电电源，J为 信息采集与处理器，K为仪器系统控制器，L为上位计算机，1为X 射线的弯曲晶体连续衍射分光与探测的复合位移式装置，2为支撑托 盘，3为罗兰圆盘，4为固定行走槽、5为晶体部件、6为罗兰圆盘电 机轴，7为X射线探测器、8为探测器拉臂、9为罗兰圆盘电机、10 为共用齿轮，ll为平行滑块，12为固定行走槽支柱，13为聚焦圆轨 道，14为单列圆锥滚子轴承，15为探测器狭缝，16为齿条，17为罗 兰圆盘导向轴，18为晶体部件的安装孔，19为入射线狭缝，20为探测器拉臂移动轴。
具体实施方式
实施例1: 一种复合位移式连读分析RoHS指令痕量元素的检测
分析仪(见图1)，其特征在于它包括动态真空分光测量室A、 X射 线入射法兰接口B、外电源与信息交换接口C、真空管路接口D、抽 真空部件E、样品室F、送样器G、 X射线激发源H、供电电源I、 信息釆集与处理器J、仪器系统控制器K和上位计算机L;所说的动 态真空分光测量室A内有X射线的弯曲晶体连续衍射分光与探测的 复合位移式装置1，且依外电源与信息交换接口 C与供电电源I、信 息采集与处理器J、仪器系统控制器K连接，并依真空管路接口 D与 抽真空部件E连接；所说的仪器系统控制器K与上位计算机L连接; 所说的X射线入射法兰接口 B与样品室F连接，样品室F与送样器 G、 X射线激发源H连接。上述所说的上位计算机L中存储有仪器软件包。 上述所说的送样器G是可水平位移和垂直升降的自动送样器。 上述所说的动态真空分光测量室A内的X射线的弯曲晶体连续 衍射分光与探測的复合位移式装置l由支撑托盘2、罗兰圆盘3、固 定行走槽4、晶体部件5、 X射线探测器7、探测器拉臂8、罗兰圆盘 电机9、共用齿轮10构成(见图2);其中所说的罗兰圆盘3上的两侧有间断的聚焦圆轨道13，和保持与 支撑托盘2平行的平行滑块11，所说的罗兰圆盘3依伸入聚焦圆轨 道13中的^l测器拉臂移动轴20、罗兰圆盘导向轴17与探测器拉臂8 和固定行走槽4连接；所说的罗兰圆盘3上的聚焦圆轨道13上装有单列圆锥滚子轴承 14，在轴承14的两侧有晶体部件的安装孔18;所说的晶体部件5依罗兰圆盘3上的晶体部件安装孔18安装在 罗兰圆盘3上；所说的支捸托盘2是复合位移式装置1的底盘，依罗兰圆盘3上 的平行滑块11与罗兰圆盘3连接；所说的圃定行走槽4内安装有齿条16;所说的齿条16—端与共 用齿轮10呈啮合配装，另一端配有限制样品室F发出的特征射线的 入射线狭缝19,入射线狭缝19底面的固定行走槽4上装有罗兰圆盘 导向轴17，所说的罗兰圆盘导向轴17与入射线狭缝19同轴，且伸 入罗兰圆盘3的一侧聚焦圆轨道13中，与聚焦圆轨道13呈滑动装配;
且固定行走槽4依其上的固定行走槽支柱12与支撑托盘2连接；所说的X射线探测器7安装在探测器拉臂8上，用于接收晶体 部件衍射分光的衍射线，且X射线探测器7前端安装有探测器狭缝15;所说的探测器拉臂8内安装有齿条16;所说的齿条16 —端与共 用齿轮10虽啮合配装，探测器拉臂8的靠近X射线探测器7的一端 装有探测器拉臂移动轴20，所说的探测器拉臂移动轴20伸入罗兰圆盘的另一侧聚焦圆轨道13中；所说的共用齿轮10为实现带晶体部件5的罗兰圆盘3和X射线探 测器7位移的推动轮，与罗兰圆盘电机轴6同轴锁紧装配，且与固定行 走槽4内和探测器拉臂8内的两条完全相同的齿条6啮合连接；所说的罗兰圆盘电机9的电机轴6通过单列圆锥滚子轴承14与罗 兰圆盘3配接。上述所说的X射线探测器7为集X射线探测器件、二次仪表为 一体的探测器。上述所说的X射线探测器件是NaI(Tl)闪烁计数器。 上述所说的晶体部件5是在一个晶体架上安装一块晶面半径为 2R ,且表面半径为R的LiF(200)晶体，即晶面曲率为1/2R，表面 曲率为1/R的LiF(200)晶体。上述所说的罗兰圆盘3上的聚焦圆轨道13的半径R的取值范围 为R=15cm。上述所说的罗兰圆盘电机9是普通直流电机。 上述所说的X射线激发源H是铑靶、200瓦的X射线激发源。 实施例2: —种复合位移式连读分析RoHS指令痕量元素的检测 分析仪(见图1),其特征在于它包括动态真空分光测量室A、 X射 线入射法兰接口B、外电源与信息交换接口C、真空管路接口D、抽 真空部件E、样品室F、送样器G、 X射线激发源H、供电电源I、 信息采集与处理器J、仪器系统控制器K和上位计算机L;所说的动 态真空分光溯量室A内有X射线的弯曲晶体连续衍射分光与探测的 复合位移式装置1,且依外电源与信息交换接口 C与供电电源I、信 息采集与处理器J、仪器系统控制器K连接，并依真空管路接口D与
抽真空部件E连接；所说的仪器系统控制器K与上位计算机L连接；所说的X射线入射法兰接口 B与样品室F连接，样品室F与送样器 G、 X射线激发源H连接。上述所说的上位计算机L中存储有仪器软件包。上述所说的送样器G是可水平位移和垂直升降的自动送样器。上述所说的动态真空分光测量室A内的X射线的弯曲晶体连续 衍射分光与探测的复合位移式装置1由支撑托盘2、罗兰圆盘3、固 定行走槽4、晶体部件5、 X射线探测器7、探测器拉臂8、罗兰圆盘 电机9、共用齿轮10构成(见图2);其中所说的罗兰圆盘3上的两侧有间断的聚焦圆轨道13，和保持与 支撑托盘2平行的平行滑块11，所说的罗兰圆盘3依伸入聚焦圆轨 道13中的探测器拉臂移动轴20、罗兰圆盘导向轴17与探测器拉臂8 和固定行走槽4连接；所说的罗兰圆盘3上的聚焦圆轨道13上装有单列圆锥滚子轴承 14，在轴承14的两侧有晶体部件的安装孔18;所说的晶体部件5依罗兰圆盘3上的晶体部件安装孔18安装在 罗兰圆盘3上；所说的支撑托盘2是复合位移式装置1的底盘，依罗兰圆盘3上 的平行滑块11与罗兰圆盘3连接；所说的圃定行走槽4内安装有齿条16;所说的齿条16 —端与共 用齿轮10呈啮合配装，另一端配有限制样品室F发出的特征射线的 入射线狭缝19，入射线狭缝19底面的固定行走槽4上装有罗兰圆盘 导向轴17，所说的罗兰圆盘导向轴17与入射线狭缝19同轴，且伸 入罗兰圆盘3的一侧聚焦圆轨道13中，与聚焦圆轨道13呈滑动装配; 且固定行走榷4依其上的固定行走槽支柱12与支撑托盘2连接；所说的X射线探测器7安装在探测器拉臂8上，用于接收晶体 部件衍射分光的衍射线，且X射线探测器7前端安装有探测器狭缝 15;所说的探测器拉臂8内安装有齿条16;所说的齿条16 —端与共 用齿轮10呈赠合配装，探测器拉臂8的靠近X射线探测器7的一端 装有探测器拉臂移动轴20,所说的探测器拉臂移动轴20伸入罗兰圆
盘的另一侧聚焦圆轨道13中；所说的共用齿轮10为实现带晶体部件5的罗兰圆盘3和X射线探 测器7位移的推动轮，与罗兰圆盘电机轴6同轴锁紧装配，且与固定行 走槽4内和採测器拉臂8内的两条完全相同的齿条6啮合连接；所说的罗兰圆盘电机9的电机轴6通过单列圆锥滚子轴承14与罗 兰圆盘3配接。上述所说的X射线探测器7为集X射线探测器件、二次仪表为 一体的探测器。上述所说的X射线探测器件是流气正比计数管。上述所说的晶体部件5是在一个晶体架上安装一块晶面半径为 2R ，且表面半径为R的LiF(200)晶体。上述所鋭的罗兰圆盘3上的聚焦圆轨道13的半径R的取值范围 为R:18cm。上述所说的罗兰圆盘电机9是伺服电机。上述所说的X射线激发源H是铑靶、200瓦的X射线激发源。
权利要求1、一种复合位移式连读分析RoHS指令痕量元素的检测分析仪，其特征在于它包括动态真空分光测量室、X射线入射法兰接口、外电源与信息交换接口、真空管路接口、抽真空部件、样品室、送样器、X射线激发源、供电电源、信息采集与处理器、仪器系统控制器和上位计算机；所说的动态真空分光测量室内有X射线的弯曲晶体连续衍射分光与探测的复合位移式装置，且依外电源与信息交换接口与供电电源、信息采集与处理器、仪器系统控制器连接，并依真空管路接口与抽真空部件连接；所说的仪器系统控制器与上位计算机连接；所说的X射线入射法兰接口与样品室连接，样品室与送样器、X射线激发源连接。
2、 根据权利要求1中所述的一种复合位移式连读分析RoHS指 令痕量^:素的检测分析仪，其特征在于所说的上位计算机中存储有仪 器软件包。
3、 根据权利要求l中所述的一种复合位移式连读分析RoHS指令 痕量元素的裣测分析仪，其特征在于所说的送样器是可水平位移和垂 直升降的自动送样器。
4、 根据权利要求l中所述的一种复合位移式连读分析RoHS指令 痕量元素的检測分析仪，其特征在于所说的X射线激发源是铑靶、200 瓦的X射线激发源。
5、 根据权利要求1中所述的一种复合位移式连读分析RoHS指 令痕量元素的检测分析仪，其特征在于所说的动态真空分光测量室内 的X射线的弯曲晶体连续衍射分光与探测的复合位移式装置由支撑 托盘、罗兰圔盘、固定行走槽、晶体部件、X射线探测器、探测器拉 臂、罗兰圆藍电机、共用齿轮构成；其中所说的罗兰圆盘上的两侧有间断的聚焦圆轨道，和保持与支撑托 盘平行的平行滑块，所说的罗兰圆盘依伸入聚焦圆轨道中的探测器拉 臂移动轴、罗兰圆盘导向轴与探测器拉臂和固定行走槽连接；所说的罗兰圆盘上的聚焦圆轨道上装有单列圆锥滚子轴承，在轴 承的两侧有晶体部件的安装孔；所说的晶体部件依罗兰圆盘上的晶体部件安装孔安装在罗兰圆 盘上；所说的支撑托盘是复合位移式装置的底盘，依罗兰圆盘上的平行滑块与罗兰圆盘连接；所说的固定行走槽内安装有齿条；所说的齿条一端与共用齿轮呈 啮合配装，另一端配有限制样品室发出的特征射线的入射线狭缝，入 射线狭缝底面的固定行走槽上装有罗兰圆盘导向轴，所说的罗兰圆盘 导向轴与入射线狭缝同轴，且伸入罗兰圆盘的一侧聚焦圆轨道中，与 聚焦圆轨道呈滑动装配；且固定行走槽依其上的固定行走槽支柱与支 撑托盘连接；所说的X射线探测器安装在探测器拉臂上，用于接收晶体部件 衍射分光的衍射线，且X射线探测器前端安装有探测器狭缝；所说的探测器拉臂内安装有齿条；所说的齿条一端与共用齿轮呈 啮合配装，探测器拉臂的靠近X射线探测器的一端装有探测器拉臂 移动轴，所说的探测器拉臂移动轴伸入罗兰圆盘的另一侧聚焦圆轨道 中；所说的共用齿轮为实现带晶体部件的罗兰圆盘和X射线探测器 位移的推动轮，与罗兰圆盘电机轴同轴锁紧装配，且与固定行走槽内 和探测器拉臂8内的两条完全相同的齿条啮合连接；所说的罗兰圆盘电机的电机轴通过单列圆锥滚子轴承与罗兰圆 盘配接。
6、 根据权利要求5中所述的一种复合位移式连读分析RoHS指 令痕量元素的检测分析仪，其特征在于所说的X射线探测器为集X 射线探测器件、二次仪表为一体的探测器。
7、 根搌权利要求6中所述的一种复合位移式连读分析RoHS指 令痕量元素的检测分析仪，其特征在于所说的X射线探测器件可以 是流气正比计数管、充气正比计数管、NaI(Tl)闪烁计数器或塑料闪烁 体计数器。
8、 根Hft利要求5中所述的一种复合位移式连读分析RoHS指 令痕量元素釣检测分析仪，其特征在于所说的晶体部件是在一个晶体 架上安装一块晶面半径为2R ，且表面半径为R的LiF(200)晶体。
9、 根据权利要求5或8中所述的一种复合位移式连读分析RoHS 指令痕i元素的检测分析仪，其特征在于所说的罗兰圆盘上的聚焦圆 轨道的半径R的取值范围为10cmSRS25cm。
10、 根据权利要求5中所述的一种复合位移式连读分析RoHS指令 痕量元素的检测分析仪，其特征在于所说的罗兰圆盘电机是普通直流 电机、步进电机或伺服电机中的一种。
专利摘要一种复合位移式连读分析RoHS指令痕量元素的检测分析仪，其特征在于它包括动态真空分光测量室、X射线入射法兰接口、外电源与信息交换接口、真空管路接口、抽真空部件、样品室、送样器、X射线激发源、供电电源、信息采集与处理器、仪器系统控制器和上位计算机；其优越性在于①实现了一定波长范围的连续衍射分光与探测；②对特征X射线波长介于0.97到3.84的元素具有连续检测分析功能，适用于RoHS指令元素的检测分析；③具有更高的衍射强度和分辨本领，其衍射分光效率能提高三至四个数量级，其波长分辨率好到千分位量级；④衍射分光与探测机构结构简单，可降低成本、易于推广应用。
文档编号G01N23/223GK201034952SQ20072009592
公开日2008年3月12日 申请日期2007年4月28日 优先权日2007年4月28日
发明者姜文贵, 欣 宋, 徐志诚, 戚士元, 杜立功 申请人:天津中泽科技有限公司