专利名称：一种具有平弯双晶固定元素道分光器的x荧光光谱分析仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测量设备领域，具体涉及X荧光光谱分析仪，特别是涉及一种具
有平弯双晶固定元素道分光器的x荧光光谱分析仪。
背景技术：
现有的波长色散多元素同时测定型X荧光光谱分析仪(简称同定型WDXRFS)中， 一般来说真空测量室的四周安装有多个固定元素道(简称元素道)，每个元素道的特征X射 线经分光器分光后由探测器检测，产生的脉冲信号经放大器放大后，脉冲高度将按照一峰 形曲线分布，即称为该元素的特征X射线谱峰(简称元素谱峰)。仪器调试时必须仔细调节 谱峰峰位，并使谱峰分辨率达到最佳，然后设定感兴趣区，计算区内的谱峰面积(脉冲计数 率)，即代表该元素特征X射线的强度，与该元素含量成正比，借此即可以对元素含量进行 定量分析。 现有的同定型WDXRFS，在真空测量室周边安装了若干个固定元素道分光器。每个 采用曲面晶体(以下简称弯晶)的元素道分光器，由入射狭缝管组件、与入射狭缝管组件尾 部连接的分光盒组件、与分光盒组件连接的出射狭缝管组件组成。被X光管的X射线照射 后样品中的不同元素发出各自的特征X射线，其波长互不相同。这些X射线通过入射线狭
缝管端部的狭缝和管内通道以e角投射到分光盒组件内的分光晶体表面上，其中只有波
长A符合Bragg公式n A = 2dSin e (n为衍射次数，一般为l，d为晶面间距)的元素特征 X射线才能以同一 e角被分光晶体反射和聚焦，并通过出射狭缝管组件端部的狭缝进入探 测器被检测。根据所检测到的该种元素特征X射线的强度即可计算样品中该元素的含量。 其它元素的特征X射线因其波长不符合Bragg公式而被分光晶体和出射狭缝管管壁吸收。 公知的固定元素道分光器中只能安装一块弯晶，并且只有一条单通道光路，只能 测定某一种固定的元素。因此，同定型WDXRFS可以同时测定的元素种类与所安装的分光器 数量相同。由于安装空间的限制，在直径一定的真空测量室周边可以安装的分光器数量有 限，因此仪器可以同时测定的元素种类受到限制。到目前为止，现有的功率《200W的小型 多道WDXRFS仪器中最多可安装12个公知的单弯晶元素分光器，即最多可同时测定12种元 素。为了增加可测定元素的种类，不得不加大真空测量室的直径，导致样品至晶体的光程长 度增加，由于检测到的X射线强度与光程长度成反比，因此为了保证元素的分析精度，必须 加大仪器的功率。即便如此，在功率^ 2000W的大型多道WDXRFS仪器中，最多也只能安装约 30个公知的单弯晶分光器，而且此时仪器中已显得十分拥挤，安装、调试和维修均已相当困 难。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种体积减小、测量的元素数量增多、具有可以同时测 定两种元素的具有平弯双晶固定元素道分光器的X荧光光谱分析仪。
为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是一种具有平弯双晶固定元素道分光器的X荧光光谱分析仪，它包括X光管及X射线发生装置、若干个固定元素道分光器、 真空测量室和抽真空系统、自动控制系统、探测器、元素特征X射线谱峰检测装置以及上位 PC计算机，其特点是一种具有平弯双晶固定元素道分光器的X荧光光谱分析仪，它包括X
光管及x射线发生装置、若干个固定元素道分光器、真空测量室和抽真空系统、自动控制系
统、X射线探测器、元素特征X射线谱峰检测装置以及上位PC计算机，其特征在于所述固
定元素道分光器包括有入射管组件、与入射管组件尾部连接的分光盒组件、与分光盒组件
连接的出射狭缝管组件和出射准直器管组件； 所述入射管组件包括有入射通道的管体、安装在该入射通道头部的狭缝宽度调节 机构以及安装在该入射通道尾部的光栏板；所述出射狭缝管组件包括有出射通道的管体以 及安装在该出射通道头部的狭缝板，该出射狭缝管组件的尾部与所述分光盒组件的盒体连 接；所述分光盒组件包括有盒体以及安装在该盒体内部的弯晶组件，该弯晶组件包括有弯 晶、晶体托架和入射角调节机构； 所述入射管组件的管体内有两条入射通道，其中一条是入射狭缝通道，另一条是 入射准直器通道，该入射准直器通道内安装有一次准直器；所述入射管组件的管体的尾部 与盒体连接； 所述分光盒组件还连接有一支出射准直器管组件，它包括有管体和安装在管体内 的二次准直器，该出射准直器管管体的尾部与分光盒组件的盒体连接； 所述分光盒组件的盒体内还安装有一套平晶组件，它包括有平晶、晶体托架以及 入射角调节机构；所述的弯晶组件与入射管组件中的入射狭缝通道和出射狭缝管组件构成 一条弯晶衍射光路，所述的平晶组件与入射管组件中的入射准直器通道和出射准直器管组 件构成一条平晶衍射光路。 所述X荧光光谱分析仪中，所述固定元素道分光器中入射管组件管体内入射准直 器通道的入射光轴与管体中心轴线之间的夹角为2 4度，该路入射光轴的入射角为9 p
e i为第一种被测元素的衍射角，出射准直器管组件的出射角等于e i ;所述入射狭缝通道
的入射光轴与管体中心轴线之间的夹角为4 6度，该路入射光轴的入射角为e2， 92为第
二种被测元素的衍射角，出射狭缝管组件的出射角等于e 2。 所述一次准直器和二次准直器均为平行板准直器。 所述出射狭缝管管体的端部以及出射准直器管管体的端部分别连接一个X射线 探测器。所述的X射线探测器为以下的一种流气式正比计数器、封闭式正比计数器或者闪
烁计数器。 所述入射管组件的管体的轴心线通过盒体的中心。 所述的弯晶为Johannson型、Joha皿型或对数螺旋曲面型；该弯晶的中心至入射、 出射狭缝之间的距离为130 210mm。 采用以上方案，本实用新型中组合了平弯双晶固定元素道分光器，与公知的固定 元素道分光器相比较，在分光器外形尺寸相同的情况下，本实用新型中使每个分光器可以 同时测定的元素种类由原来的一种元素变成为两种元素，这使得本实用新型同定型WDXRFS 仪器在不加大真空测量室直径和增加分光器数量的情况下，同时测定的元素种类成倍增 加，从而大大扩大仪器的应用范围。 另一方面，在所需测定的元素种类一定的情况下，本实用新型采用平弯双晶固定元素道分光器后可以成倍减少分光器的数量和减小真空测量室的直径，从而使本实用新型 仪器结构大为简化，大幅度降低制造成本；还可使荧光X射线利用效率显著提高，并减小X 光管功率。
图1为本实用新型的整体结构示意图。 图2为本实用新型中固定元素道分光器的结构示意图。
具体实施方式本实用新型提出一种具有可以同时测定两种元素的固定元素道分光器的X荧光 光谱仪。该X荧光光谱分析仪整体结构如图1所示，它包括装设在一机箱内的X光管及X 射线发生装置101、真空测量室102、若干个连接有探测器105的固定元素道分光器104、由 控制电路板卡106等构成的自动控制系统、元素特征X射线谱峰检测装置107，以及置于机 箱外和真空测量室102连通的抽真空系统103、与自动控制系统和检测装置107电连接的带 显示器108和打印机109的计算机100等部分。 整机部件组成以及连接关系与现有同定型WDXRFS基本相同，本文不予赘述。 在本实用新型中，固定元素道分光器104采用特殊平弯双晶通道结构设计。如图 2所示，该固定元素道分光器104包括有入射管组件1、与入射管组件尾部连接的分光盒组 件2、与分光盒组件连接的出射狭缝管组件3和出射准直器管组件5 ; 入射管组件1包括有入射通道11的管体12、安装在该入射通道头部的狭缝宽度调 节机构13以及安装在该入射通道尾部的光栏板14 ;出射狭缝管组件3包括有出射通道31 的管体32以及安装在该出射通道头部的狭缝板33，该出射狭缝管组件3的尾部与分光盒组 件的盒体21连接；分光盒组件2包括有盒体21以及安装在该盒体内部的弯晶组件4，该弯 晶组件4包括有弯晶41、晶体托架42和入射角调节机构43 ; 入射管组件1的管体12内有两条入射通道ll，其中一条是入射狭缝通道lll，另 一条是入射准直器通道112，该入射准直器通道112内安装有一次准直器15 ;入射管组件1 的管体12的尾部与盒体21连接，其中心轴线通过盒体21的中心； 分光盒组件2还连接一支出射准直器管组件5，它包括有管体51和安装在管体51 内的二次准直器52，该出射准直器管管体51的尾部与分光盒组件的盒体21连接； 此外，分光盒组件的盒体21内还安装有一套平晶组件6，它包括有平晶61、晶体托 架62以及入射角调节机构63。弯晶组件4与入射管组件1中的入射狭缝通道111和出射 狭缝管组件3构成一条弯晶衍射光路，平晶组件6与入射管组件1中的入射准直器通道112 和出射准直器管组件5构成一条平晶衍射光路。 本实用新型中，出射狭缝管管体32的端部连接一个X射线探测器105，出射准直 器管管体51的端部连接另一个X射线探测器105，该X射线探测器可以是流气式正比计数 器、封闭式正比计数器或者闪烁计数器，每个X射线探测器均与整机中元素特征X射线谱峰 检测装置107信号相连。 本实用新型中，为了减小分光盒组件2的尺寸，入射管组件管体1内入射准直器通 道112的入射光轴与管体中心轴线之间的夹角13工 一般可以为2 4度，该路入射光轴的入射角为^， e工为第一种被测元素的衍射角，出射准直器管组件5的出射角等于e。入射
狭缝通道111的入射光轴与管体中心轴线之间的夹角P 2 —般可以为4 6度，该路入射光
轴的入射角为e2， 92为第二种被测元素的衍射角，出射狭缝管组件3的出射角等于e2。 上述实施例中，所提及的一次准直器15和二次准直器52均为平行板准直器。具 体来说，该平行板准直器可以采用专利号为ZL200520000267. 7的中国专利"直插式平行板 准直器"。 除此之外，上述的弯晶41为Johannson型、Johann型或对数螺旋曲面型；该弯晶 41的中心至入射、出射狭缝之间的距离为130 210mm。 下面，举一具体实施例进行说明 —个用于测定Si和S两种元素的平弯双晶分光器，在该分光器中，所述的入射管 组件管体12内入射通道112的入射光轴与管体12中心轴线之间的夹角13工为2. 95度，该 路入射光轴的入射角为e工=72. 29度。所述的入射狭缝通道111的入射光轴与管体12中 心轴线之间的夹角|32为4.9度，该路入射光轴的入射角为9 2 = 55.35度。弯晶41的中 心至入射、出射狭缝之间的距离为170mm。分光盒组件的盒体21的内径为(M04mm，外径为 4) 124mm。 上述设计的固定元素道分光器104按以下方式组装在X荧光光谱分析仪中，其中 入射管组件1申入真空测量室102内，并通过密封组件将104与102组件密封连接，此仪器 的分光组件连接安装完成。
权利要求一种具有平弯双晶固定元素道分光器的X荧光光谱分析仪，它包括X光管及X射线发生装置、若干个固定元素道分光器、真空测量室和抽真空系统、自动控制系统、X射线探测器、元素特征X射线谱峰检测装置以及上位PC计算机，其特征在于所述固定元素道分光器包括有入射管组件、与入射管组件尾部连接的分光盒组件、与分光盒组件连接的出射狭缝管组件和出射准直器管组件；所述入射管组件包括有入射通道的管体、安装在该入射通道头部的狭缝宽度调节机构以及安装在该入射通道尾部的光栏板；所述出射狭缝管组件包括有出射通道的管体以及安装在该出射通道头部的狭缝板，该出射狭缝管组件的尾部与所述分光盒组件的盒体连接；所述分光盒组件包括有盒体以及安装在该盒体内部的弯晶组件，该弯晶组件包括有弯晶、晶体托架和入射角调节机构；所述入射管组件的管体内有两条入射通道，其中一条是入射狭缝通道，另一条是入射准直器通道，该入射准直器通道内安装有一次准直器；所述入射管组件的管体的尾部与盒体连接；所述分光盒组件还连接有一支出射准直器管组件，它包括有管体和安装在管体内的二次准直器，该出射准直器管管体的尾部与分光盒组件的盒体连接；所述分光盒组件的盒体内还安装有一套平晶组件，它包括有平晶、晶体托架以及入射角调节机构；所述的弯晶组件与入射管组件中的入射狭缝通道和出射狭缝管组件构成一条弯晶衍射光路，所述的平晶组件与入射管组件中的入射准直器通道和出射准直器管组件构成一条平晶衍射光路。
2. 根据权利要求1所述的X荧光光谱分析仪，其特征在于所述固定元素道分光器中 入射管组件管体内入射准直器通道的入射光轴与管体中心轴线之间的夹角为2 4度，该路入射光轴的入射角为^， e工为第一种被测元素的衍射角，出射准直器管组件的出射角等于9 i ;所述入射狭缝通道的入射光轴与管体中心轴线之间的夹角为4 6度，该路入射光轴的入射角为e2， 92为第二种被测元素的衍射角，出射狭缝管组件的出射角等于e2。
3. 根据权利要求1所述的X荧光光谱分析仪，其特征在于所述一次准直器和二次准直器均为平行板准直器。
4. 根据权利要求2所述的X荧光光谱分析仪，其特征在于所述一次准直器和二次准直器均为平行板准直器。
5. 根据权利要求1或2或3或4所述的X荧光光谱分析仪，其特征在于所述X射线 探测器为两个，出射狭缝管管体的端部以及出射准直器管管体的端部分别连接一个X射线 探测器。
6. 根据权利要求5所述的X荧光光谱分析仪，其特征在于所述的X射线探测器为以下的一种流气式正比计数器、封闭式正比计数器或者闪烁计数器。
7. 根据权利要求1或2或3或4所述的X荧光光谱分析仪，其特征在于所述入射管 组件的管体的轴心线通过盒体的中心。
8. 根据权利要求5所述的用于X荧光光谱分析仪的固定元素道分光器，其特征在于 所述入射管组件的管体的轴心线通过盒体的中心。
9. 根据权利要求1或2或3或4所述的X荧光光谱分析仪，其特征在于所述的弯晶 为Johannson型、Johann型或对数螺旋曲面型；该弯晶的中心至入射、出射狭缝之间的距离为130 210mm。
10.根据权利要求7所述的X荧光光谱分析仪，其特征在于所述的弯晶为Joha皿son 型、Johann型或对数螺旋曲面型；该弯晶的中心至入射、出射狭缝之间的距离为130 210mm。
专利摘要本实用新型公开了一种具有平弯双晶固定元素道分光器的X荧光光谱分析仪，包括X光管及X射线发生装置、多个固定元素道分光器、真空测量室和抽真空系统、自动控制系统、X射线探测器、元素特征X射线谱峰检测装置以及上位PC计算机，其中固定元素道分光器内部有一条弯晶衍射光路和一条平晶衍射光路，因此分光器尺寸不变而每个分光器可以同时测定两种元素，使得在不加大真空测量室直径和增加分光器数量的情况下，本实用新型仪器可同时测定的元素种类成倍增加，扩大仪器的应用范围；而在所需测定的元素种类一定的情况下，可以成倍减少分光器的数量和减小真空测量室的直径，从而使仪器结构大为简化，大幅度降低制造成本。
文档编号G01N23/223GK201464390SQ20092011057
公开日2010年5月12日 申请日期2009年7月31日 优先权日2009年7月31日
发明者余正东, 吴娜, 高华 申请人:北京邦鑫伟业技术开发有限公司