专利名称：一种x射线荧光分析系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及X射线分析技术，特别涉及一种X射线荧光分析系统。
背景技术：
X射线荧光分析是现代分析技术的一种重要手段，它主要由X射线枪、探测系统以 及数据处理模块构成，X射线枪发出原级高能量X射线对被测样品辐射，样品中每一种元素 的原子均处于激发态，根据玻尔理论，电子发生能级跃迁，最终释放出X射线荧光，不同的 元素所放射出的X荧光具有特定的能量特性或波长特性，探测器接收X荧光，定量的分析出 样品中每种元素的种类及含量。利用X射线荧光系统，可分析固态、液态和气态等各种形态得物质，理论上可以测 量元素周期表中的每一种元素，并且具有无损、快速、环保、无污染、低成本、操作简单的优 点，因此广泛应用于金属冶炼、五金加工、采矿、考古、造纸、稀土、电子电器、商检、石化、建 材、钢铁、水泥、化工、环保、医药、实验室和科研院校等领域。
发明内容
本发明的目的是提供一种稳定性好、测量精度高的X射线荧光分析系统。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种X射线荧光分析系统，包括承 载待测样品的基台、发出原级X射线轰击待测样品的X射线枪以及接收X荧光的探测器，探 测器上依次连接有前置放大器、对被放大的模拟信号进行降噪、整形和数字转换的DPU处 理器、对转换的数字信号进行二次处理的计算机，所述计算机通过分析系统模块完成数据 计算处理并通过显示器显示结果，所述的DPU处理器包括顺序连接的放大整形模块、ADC转 换模块、数字脉冲整形模块、谱线图形成逻辑模块、存储器和uPC单片机接口逻辑电路，所 述的ADC转换模块和谱线图形成逻辑模块之间还连接有脉冲选择逻辑处理模块，谱线图形 成逻辑模块还连接有DAC转换硬件调试电路。其中，计算机及分析系统模块依次通过元素识别标定、光谱平滑处理、逃逸峰处 理、堆积处理、背景移除处理、康普顿波峰处理、去卷积非线性处理、谱线强度提取、谱线积 分与迭代处理、谱线高斯处理、标准去卷积处理和基本参数法处理完成全部的数字信号运 算，从而给出谱线图和最终数据结果。此外，还包括直流的总电源模块，该总电源模块输出连接有多通道电源模块和高 压电源模块，多通道电源模块分别为探测器、前置放大器和DPU处理器提供工作电源，高压 电源模块为X射线枪提供工作需要的高压。本发明的有益效果是在对样品进行元素检测分析时，将样品放置在基台上，DPU 处理器、计算机及分析系统模块可完成全部的数字运算，通过显示器直接显示出元素的含 量，稳定性好，且测量精度高。
图1是本发明的结构示意图；图2是本发明DPU处理器的结构示意图；图3是本发明DPU的输入信号波形；图4是本发明分析系统模块的结构框图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。参照图1、图2所示，一种X射线荧光分析系统，包括承载待测样品的基台2、发出 原级X射线轰击待测样品的X射线枪1以及接收X荧光的探测器3，探测器3上依次连接有 前置放大器4、对被放大的模拟信号进行降噪、整形和数字转换的DPU处理器5、对转换的数 字信号进行二次处理的计算机6，其中，所述的计算机6通过分析系统模块11完成数据计 算处理并通过显示器12显示结果，所述的DPU处理器5包括顺序连接的放大整形模块51、 ADC转换模块52、数字脉冲整形模块53、谱线图形成逻辑模块55、存储器56和uPC单片机 接口逻辑电路57，所述的ADC转换模块52和谱线图形成逻辑模块55之间还连接有脉冲选 择逻辑处理模块M，谱线图形成逻辑模块55还连接有DAC转换硬件调试电路58，此外，本 分析系统还包括直流的总电源模块9，为整个系统提供电源，总电源模块9输出连接有多通 道电源模块8和高压电源模块10，多通道电源模块8分别为探测器3、前置放大器4和DPU 处理器5提供工作电源，高压电源模块10为X射线枪1提供工作需要的高压，所述的计算 机6上连接有控制接口 7，该控制接口 7同时与总电源模块9、多通道电源模块8和高压电 源模块10连接，控制接口 7完成计算机6的控制信号的转换工作。X射线枪1发出原级X射线，轰击基台2上的待测样品，待测样品的原子由于X射 线的辐射而产生核外电子的能级跃迁，进而产生次级辐射-X荧光，X荧光被探测器3接收， 通过前置放大器4进入DPU处理器5，前置放大器4的输入信号波形如图3所示，根据量子 物理的相关知识，X荧光是以光子的形式表现的，探测器3接收到每一个X荧光光子将产生 一个脉冲，接收的脉冲数量代表X荧光光子的数量，和对应此种X荧光的元素有一定的比例 关系，经过对比分析就可以定量的分析出样品中元素的含量，DPU处理器5输出的多道数字 信号通过USB或RS232进入计算机6进行二次处理。所述的探测器3和前置放大器4安装 于密闭的金属壳内，藉此提高信噪比和抗干扰性。计算机6及分析系统模块11依次通过元素识别标定、光谱平滑处理、逃逸峰处理、 堆积处理、背景移除处理、康普顿波峰处理、去卷积非线性处理、谱线强度提取、谱线积分与 迭代处理、谱线高斯处理、标准去卷积处理和基本参数法处理完成全部的数字信号运算，从 而给出谱线图和最终数据结果，最终在显示器12上显示。分析系统模块11的结构如图4所示，根据实际要求，从使用角度，分析系统模块11 可分为三大部分参数设置部分、光谱采集部分以及数据处理部分。在参数设置模块中，为了提高该系统的适应性，通信速率、通道数、采集模式、采集 阈值、采集时间以及增益、偏置等均设为可调，以适应多种光谱的采集要求。在测试开始之前，还必须对系统进行校准，分两部分a)、谱线校准，即将系统中定义的谱线位置对准到标准位置。
b)、处理参数校准，校准方法的基本原理其遵守如下的数学模型。Yi = Xi/Ci其中Yi为仪器灵敏度，Xi为实测光谱强度，Ci为实际含量。用标样测定仪器对各种元素的灵敏度，自动计算出各个测量系数。光谱采集处理是自动完成的，当点击光谱采集按钮后，系统开始采集光谱数据，并 记录所得数据，当采样达到预设的终止时间时，系统会自动停止并自动分析测量结果。上述如果系统设定为手动分析，也可施加人工干预，若人工没有干预，则系统自动 完成全部工作。本发明在对样品进行元素检测分析时，将样品放置在基台2上，DPU处理器5、计算 机6及分析系统模块11可完成全部的数字运算，通过显示器12直接显示出元素的含量，并 可打印数据报告。
权利要求
1.一种X射线荧光分析系统，包括承载待测样品的基台(2)、发出原级X射线轰击待测 样品的X射线枪⑴以及接收X荧光的探测器(3)，探测器(3)上依次连接有前置放大器(4)、对被放大的模拟信号进行降噪、整形和数字转换的DPU处理器(5)、对转换的数字信号 进行二次处理的计算机(6)，所述计算机(6)通过分析系统模块(11)完成数据计算处理并 通过显示器(12)显示结果，其特征在于所述的DPU处理器(5)包括顺序连接的放大整形 模块(51)、ADC转换模块(52)、数字脉冲整形模块(53)、谱线图形成逻辑模块(55)、存储器 (56)和uPC单片机接口逻辑电路(57)，所述的ADC转换模块(52)和谱线图形成逻辑模块 (55)之间还连接有脉冲选择逻辑处理模块(54)，谱线图形成逻辑模块(55)还连接有DAC 转换硬件调试电路(58)。
2.根据权利要求1所述的一种X射线荧光分析系统，其特征在于，计算机(6)及分析 系统模块(11)依次通过元素识别标定、光谱平滑处理、逃逸峰处理、堆积处理、背景移除处 理、康普顿波峰处理、去卷积非线性处理、谱线强度提取、谱线积分与迭代处理、谱线高斯处 理、标准去卷积处理和基本参数法处理完成全部的数字信号运算，从而给出谱线图和最终 数据结果。
3.根据权利要求1或2所述的一种X射线荧光分析系统，其特征在于，还包括直流的总 电源模块(9)，该总电源模块(9)输出连接有多通道电源模块(8)和高压电源模块(10)，多 通道电源模块(8)分别为探测器(3)、前置放大器(4)和DPU处理器(5)提供工作电源，高 压电源模块(10)为X射线枪(1)提供工作需要的高压。
4.根据权利要求3所述的一种X射线荧光分析系统，其特征在于，所述的计算机(6)上 连接有控制接口(7)，该控制接口(7)同时与总电源模块(9)、多通道电源模块(8)和高压 电源模块(10)连接。
5.根据权利要求4所述的一种X射线荧光分析系统，其特征在于，所述的探测器(3)和 前置放大器(4)安装于密闭的金属壳内。
6.根据权利要求5所述的一种X射线荧光分析系统，其特征在于，所述的DPU处理器(5)通过USB接口或RS232接口与计算机(6)连接。
全文摘要
本发明公开了一种X射线荧光分析系统，包括承载待测样品的基台、发出原级X射线轰击待测样品的X射线枪以及接收X荧光的探测器，探测器上依次连接有前置放大器、DPU处理器和计算机，所述的DPU处理器包括顺序连接的放大整形模块、ADC转换模块、数字脉冲整形模块、谱线图形成逻辑模块、存储器和uPC单片机接口逻辑电路，所述的ADC转换模块和谱线图形成逻辑模块之间还连接有脉冲选择逻辑处理模块，谱线图形成逻辑模块还连接有DAC转换硬件调试电路；本发明在对样品进行元素检测分析时，将样品放置在基台上，DPU处理器、计算机及分析系统模块可完成全部的数字运算，通过显示器直接显示出元素的含量，稳定性好，且测量精度高。
文档编号G01N23/223GK102087230SQ20091024993
公开日2011年6月8日 申请日期2009年12月7日 优先权日2009年12月7日
发明者韩晓朋 申请人:杨培全, 梁志宏, 韩晓朋