专利名称：基于全聚焦弯面晶体的有害元素快速检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于全聚焦弯面晶体的环境与电子信息产品有 害元素快速检测分析仪，尤其是一种基于全聚焦弯面晶体的有害元素快速检测仪。
背景技术：
为了达到资源节约、环境保护的目的，废旧电子电气设备指令(WEEE)及其延伸指令2003/108/EC从2005年8月13日起在欧盟各国公布执行；欧盟RoHS指令也于2006年 7月1日在欧盟地区开始实施；中国颁布的《电子信息产品污染控制管理办法》从2007年3 月1日起开始实施。旨在从电子信息产品的研发、设计、生产、销售、进口等环节限制或禁止使用铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯、多溴二苯醚等有毒有害物质或元素，防止含有上述物质的产品在使用和废弃之后给人体健康和环境带来的不良影响。X射线荧光分析技术(XRF) 作为一种快速分析手段，为我国的相关生产企业提供了一种可行的、低成本的、并且是及时的检测、筛选和控制有害元素含量的有效途径，相对于其他分析方法(例如发散光谱、吸收光谱、分光光度计、色谱质谱等)，XRF具有无需对样品进行特别的化学处理、快速、方便、 测量成本低等明显优势，特别适合用于各类相关生产企业作为过程控制和检测使用。X射线荧光分析技术可以分为两大类型能量色散X射线荧光分析(EDXRF)和波长色散X射线荧光分析(WDXRF)。波长色散X射线荧光分析仪分辨率高，对轻、重元素测定的适应性广，对高低含量的元素测定灵敏度均能满足要求，测量准确度比能量色散类型高一个数量级。当采用单晶体实现波长色散时，又可分为平面晶体色散法和弯曲晶体色散法。现有的平面晶体分光，必须配置前后准直器，光路系统结构复杂，对X荧光的衰减也较大，衍射分光效率低， 致使仪器分析时统计误差偏大，测量的准确度偏低，影响了仪器的性能。现有的对数螺线弯面晶体又存在无法克服的像差。而为了提高生产效率，需要一种操作简单，快速分析的有害元素检测仪。
(三)实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种基于全聚焦弯面晶体的有害元素快速检测仪，它能够克服现有的平面晶体衍射分光效率低、分光光路系统结构的复杂以及对X荧光的衰减和对数螺线弯面晶体存在无法克服的相差的不足，该装置的全聚焦弯面晶体不仅分光光路全部为初等几何图形，光路系统结构简单，而且能将衍射线聚焦到一点或一条线，提高了衍射线强度，达到了最好的谱线分辨本领；致使基于该全聚焦弯面晶体的有害元素检测仪分光系统结构简单，衍射分光强度高、效率高，降低了 X射线源和高压电源功率，具有高灵敏度、高信噪比，操作简便，可以多种有害元素同时检测，分析速度快。本实用新型的技术方案一种基于全聚焦弯面晶体的有害元素快速检测仪，其特征在于它包括样品室、真空室中盘、真空锅体、荧光通道、分光盒体、弯晶托架、衍射通道、探测器、多道分析数据采集器、X射线源、高压电源、冷却系统、送样系统、光闸板、光闸控制器、 动态真空部件、总控制板、输入输出接口、计算机及供电电源；[0005]所说的样品室固定在真空室中盘上，并分别与送样系统、动态真空部件连接；所说的样品室内腔安装有光闸板，光闸板紧贴真空室中盘的下表面；所说的光闸板连接光闸控制器，光闸控制器控制光闸板的开启与关闭；所说的真空室中盘固定在真空锅体上；所说的分光盒体与荧光通道、衍射通道连接，其内部装有弯晶托架；所说的分光盒体依靠荧光通道与真空锅体连接，依靠衍射通道与探测器连接；所说的弯晶托架安装有全聚焦弯曲晶体；所说的多道分析数据采集器分别与探测器、总控制板连接；所说的X射线源安装在真空锅体上，分别与高压电源、冷却系统连接；所说的总控制板通过输入输出接口分别与供电电源、计算机连接，且在控制仪器各种动作和数据传输时分别与送样系统、光间控制器、动态真空部件、冷却系统、高压电源、探测器、多道分析数据采集器连接；上述所说的真空锅体表面均布地安装每种有害元素的荧光通道、分光盒体、衍射通道和探测器。上述所说的送样系统是能提供待测样品的水平进出、垂直升降和旋转的自动化系统。上述所说的动态真空部件是为仪器检测分析提供动态真空环境的装置。上述所说的全聚焦弯曲晶体是晶面半径为R，且表面半径为R/2的LiF(200)、 LiF (220)、Ge (111)晶体。上述所说的探测器是一体化X射线探测器，为流气正比计数管探测器、充气正比计数管探测器、碘化钠探测器、Si (Li)探测器或Si-PIN探测器。上述所说的冷却系统是为X射线源工作提供循环冷却的装置，采用循环水冷装置或循环油冷装置。上述所说的计算机安装有操作、分析、计算、显示、服务于一体的仪器软件包。本实用新型的工作原理接通供电电源，通过计算机上的仪器软件操作界面，启动冷却系统、高压电源，使X射线源正常工作；通过控制送样系统将待测样品送入样品室，样品开始自动旋转；启动动态真空部件，对样品室进行抽真空；再由计算机发送指令给光闸控制器，打开光闸，这时动态真空部件对样品室、真空中盘、真空锅体、荧光通道、分光盒体、 衍射通道进行抽真空，使它们整体处于真空状态下；X射线源发出的X射线照射在待测样品上，激发待测样品并产生元素的特征X射线，通过真空锅体上的有害元素荧光通道投射到分光盒体内弯晶托架上的全聚焦弯曲晶体上，全聚焦弯曲晶体产生衍射分光，衍射线通过衍射通道进入探测器，经探测器电离电荷灵敏放大和线性成型放大后输出脉冲给多道分析数据采集器，多道分析数据采集器将每发来的脉冲按其高低分类存贮，经标准通信接口传送给计算机进行分析与计算，并通过计算机显示所检测的结果。完成一个样品检测后，通过计算机软件界面发送指令给光间控制器，关闭光间，使真空中盘、真空锅体、荧光通道、分光盒体、衍射通道继续处于真空状态下，以保证换样时不破坏仪器系统的真空；停止动态真空部件抽真空，并对样品室放气；再控制送样系统将样品移出，更换样品后按上述所说的进行下一个样品的测量。本实用新型优越性在于①采用全聚焦弯面晶体进行衍射分光，光路系统结构简单，具有全聚焦性，能将衍射线聚焦到一点或一条线，提高了衍射线强度，达到了最好的谱线分辨本领；②采用X射线源上照射下放样结构，最大限度压缩真空锅体 与样品室的空间， 缩小了仪器体积，提高了样品激发效率，保护了 X射线源及其窗口不被污染，延长了 X射线源的使用寿命；③运用光闸板的动态隔离，实现串行真空抽气系统，缩短了样品检测时间，提高了仪器稳定性；④检测仪分光系统结构简单，衍射分光强度高、效率高，降低了 X射线源和高压电源的功率，从而降低了生产成本；⑤检测仪完全由计算机进行自动化控制，操作简便，可以多种有害元素同时检测，分析速度快。
图1为本实用新型所涉基于全聚焦弯面晶体的有害元素快速检测仪中全聚焦弯曲晶体衍射分光探测原理图。图2为本实用新型所涉基于全聚焦弯面晶体的有害元素快速检测仪的结构示意图。在图1中1为聚焦园，2为全聚焦弯曲晶体，3为探测器，S为X射线入射点，P为衍射线聚焦点，0为先将晶体晶面磨削成曲率半径为R的圆心的，0’为将磨削后的晶体弯成半径为R/2的柱面的圆心。在图2中4为荧光通道，5为分光盒体，6为衍射通道，7为弯晶托架，8为样品室， 9为真空室中盘，10为真空锅体，11为X射线源，12为高压电源，13为冷却系统，14为动态真空部件，15为光闸控制器，16为光闸板，17为送样系统，18为总控制板，19为多道分析数据采集器，20为输入输出接口，21为计算机，22为供电电源。
具体实施方式
实施例基于全聚焦弯曲晶体2的有害元素快速检测仪(见图1、图2)，其特征在于它包括样品室8、真空室中盘9、真空锅体10、荧光通道4、分光盒体5、弯晶托架7、衍射通道6、探测器3、多道分析数据采集器19、X射线源11、高压电源12、冷却系统13、送样系统 17、光闸板16、光闸控制器15、动态真空部件14、总控制板18、输入输出接口 20、计算机21 及供电电源22 ；所说的样品室8固定在真空室中盘9上，并分别与送样系统17、动态真空部件14 连接；所说的样品室8内腔安装有光闸板16，光闸板16紧贴真空室中盘9的下表面；所说的光闸板16连接光闸控制器15，光闸控制器15控制光闸板16的开启与关闭；所说的真空室中盘9固定在真空锅体10上；所说的分光盒体5与荧光通道4、衍射通道6连接，其内部装有弯晶托架7 ；所说的分光盒体5依靠荧光通道4与真空锅体10连接，依靠衍射通道6与探测器3连接；所说的弯晶托架7安装有全聚焦弯曲晶体2 ；所说的多道分析数据采集器19 分别与探测器3、总控制板18连接；所说的X射线源11安装在真空锅体10上，分别与高压电源12、冷却系统13连接；所说的总控制板18通过输入输出接口 20分别与供电电源22、 计算机21连接，且在控制仪器各种动作和数据传输时分别与送样系统17、光间控制器15、 动态真空部件14、冷却系统13、高压电源12、探测器3、多道分析数据采集器19连接；上述所说的真空锅体10表面均布地安装每种有害元素的荧光通道4、分光盒体5、衍射通道6和探测器3。上述所说的送样系统17是能提供待测样品的水平进出、垂直升降和旋转的自动化系统。上述所说的动态真空部件14是为仪器检测分析提供动态真空环境的装置。上述所说的全聚焦弯曲晶体2是晶面半径为R，且表面半径为R/2的LiF(200)、LiF(220)、Ge (111)晶体。
上述所说的探测器3是一体化X射线探测器，为流气正比计数管探测器、充气正比计数管探测器、碘化钠探测器、Si (Li)探测器或Si-PIN探测器。上述所说的冷却系统13是为X射线源11工作提供循环冷却的装置，采用循环油冷装置。上述所说的计算机21安装有操作、分析、计算、显示、服务于一体的仪器软件包。
权利要求1.一种基于全聚焦弯曲晶体的有害元素快速检测仪，其特征在于它包括样品室、真空室中盘、真空锅体、荧光通道、分光盒体、弯晶托架、衍射通道、探测器、多道分析数据采集器、X射线源、高压电源、冷却系统、送样系统、光闸板、光闸控制器、动态真空部件、总控制板、输入输出接口、计算机及供电电源；所说的样品室固定在真空室中盘上，并分别与送样系统、动态真空部件连接；所说的样品室内腔安装有光闸板，光闸板紧贴真空室中盘的下表面；所说的光闸板连接光闸控制器， 光闸控制器控制光闸板的开启与关闭；所说的真空室中盘固定在真空锅体上；所说的分光盒体与荧光通道、衍射通道连接，其内部装有弯晶托架；所说的分光盒体依靠荧光通道与真空锅体连接，依靠衍射通道与探测器连接；所说的弯晶托架安装有全聚焦弯曲晶体；所说的多道分析数据采集器分别与探测器、总控制板连接；所说的X射线源安装在真空锅体上， 分别与高压电源、冷却系统连接；所说的总控制板通过输入输出接口分别与供电电源、计算机连接，且在控制仪器各种动作和数据传输时分别与送样系统、光间控制器、动态真空部件、冷却系统、高压电源、探测器、多道分析数据采集器连接；上述所说的真空锅体表面均布地安装每种有害元素的荧光通道、分光盒体、衍射通道和探测器。
2.根据权利要求1所说的一种基于全聚焦弯曲晶体的有害元素快速检测仪，其特征在于所说的送样系统是能提供待测样品的水平进出、垂直升降和旋转的自动化系统。
3.根据权利要求1所说的一种基于全聚焦弯曲晶体的有害元素快速检测仪，其特征在于所说的动态真空部件是为仪器检测分析提供动态真空环境的装置。
4.根据权利要求1所说的一种基于全聚焦弯曲晶体的有害元素快速检测仪，其特征在于所说的全聚焦弯曲晶体是晶面半径为R，且表面半径为R/2的LiF(200)、LiF(220)、 Ge(Ill)晶体。
5.根据权利要求1所说的一种基于全聚焦弯曲晶体的有害元素快速检测仪，其特征在于所说的探测器是一体化X射线探测器，为流气正比计数管探测器、充气正比计数管探测器、碘化钠探测器、Si (Li)探测器或Si-PIN探测器。
6.根据权利要求1所说的一种基于全聚焦弯曲晶体的有害元素快速检测仪，其特征在于所说的冷却系统是为X射线源工作提供循环冷却的装置，采用循环水冷装置或循环油冷直ο
专利摘要一种基于全聚焦弯曲晶体的有害元素快速检测仪，其特征在于它包括样品室、真空室中盘、真空锅体、荧光通道、分光盒体、弯晶托架、衍射通道、探测器、多道分析数据采集器、X射线源、高压电源、冷却系统、送样系统、光闸板、光闸控制器、动态真空部件、总控制板、输入输出接口、计算机及供电电源；优越性在于采用全聚焦弯面晶体进行衍射分光，光路系统结构简单，具有全聚焦性，能将衍射线聚焦到一点或一条线，提高了衍射线强度，达到了最好的谱线分辨本领；采用X射线源上照射下放样结构，最大限度压缩真空锅体与样品室的空间，缩小了仪器体积，提高了样品激发效率，保护了X射线源及其窗口不被污染，延长了X射线源的使用寿命。
文档编号G01N23/223GK202110150SQ201020653980
公开日2012年1月11日 申请日期2010年12月10日 优先权日2010年12月10日
发明者徐志诚, 戚士元, 陈鹏 申请人:天津中和科技有限公司