一种X射线多晶衍射仪用自动换样装置的制作方法

本发明涉及检测仪器领域，尤其是一种X射线多晶衍射仪用自动换样装置。

背景技术：

X射线多晶衍射仪用于分析材料的相结构、相组成以及晶粒大小等，广泛应用于材料、化学、地质以及医药等领域。常规X射线多晶衍射仪通常只配备一个固定样品台，每测试完一个样品后，需要人工更换样品，工作效率低，且衍射仪门频繁开闭，降低其使用寿命。虽然X射线多晶衍射仪也可选配商用旋转换样器，用于多样品测试，但是此类样品台价格昂贵，需要衍射仪增加相应的硬件和软件支持，不同衍射仪间通用性差。

专利201120171287.6公开了一种多功能X射线衍射仪样品台，提供了一种能方便调控不同环境温度、湿度，样品板上多个样品都能实现旋转的多功能X射线衍射仪样品台，但这种样品台没有涉及自动换样功能。专利201520474405.9公开了一种XRD用半自动可旋转样品台，测试完一个样品后，在X射线衍射仪外通过控制电机使样品台旋转，完成换样进行下一个测试。这种样品台仍需要人工操作实现换样，效率也不高。专利201520476450.8公开了一种XRD用全自动可旋转样品台，采用增加额外的X射线检测器来检测上一个样品测试完成后，通过电机转动转轴，使用样品台旋转固定角度后，再测试另一个样品，从而实现自动测试。但在X射线多晶衍射测试过程中，经过衍射后的X射线强度很弱，通过额外的X射线检测器来判断测试完成与否十分困难。另外，衍射光路通常不允许被遮蔽，在光路增加额外的X射线检测器并不现实。因此迫切需要开发一种成本低、通用性强且可实现的全自动X射线多晶衍射仪换样装置。

技术实现要素：

本发明提出一种X射线多晶衍射仪用自动换样装置，能以较低成本实现X射线多晶衍射仪的自动换样。

本发明采用以下技术方案。

一种X射线多晶衍射仪用自动换样装置，所述换样装置包括样品板、样品台、磁铁片、霍尔传感器模块、转动轴、步进电机、电机驱动模块、光敏电阻传感器模块、单片机和导线，所述样品台为一圆形板，所述样品板以样品台圆心为圆心在样品台上呈圆周形或扇形均匀分布，相邻样品板与样品台圆心连线的夹角角度为A；所述样品台以转动轴与步进电机连接，所述步进电机与电机驱动模块相连，所述电机驱动模块与单片机相连；所述光敏电阻传感器模块对衍射仪快门灯的亮度进行检测，光敏电阻传感器模块与单片机相连，当衍射仪快门灯的亮度由亮转灭时，单片机控制步进电机把样品台按预设方向旋转A角度；所述磁铁片固定于样品台边缘处，所述霍尔传感器模块与样品台边缘相邻，当样品台旋转至磁铁片与霍尔传感器模块的探测面相对时，触发单片机复位并停止对样品台的旋转。

所述磁铁片以可拆卸方式固定于样品台边缘处。

所述步进电机为减速步进电机。

所述单片机上设有USB端口，单片机以USB端口从衍射仪控制电脑处取电。

所述单片机连接至电机驱动模块、霍尔传感器模块和光敏电阻传感器模块对其供电。

所述换样装置的工作步骤依次为；

A1、将待测试的样品以样品板制样，把样品板按圆周形或扇形顺序均匀布置于样品台边沿处形成检测队列，且使相邻样品板与样品台圆心连线的夹角为A。

A2、把磁铁片安装于样品板检测队列的末端，旋动样品台，使检测队列的第一个样品板停于衍射仪的检测位处。

A3、启动换样装置和衍射仪，衍射仪对检测队列的第一个样品板进行测试，光敏电阻传感器模块开始对衍射仪快门灯的亮度进行检测。

A4、衍射仪对样品板测试完成后，衍射仪快门灯的亮度由亮转灭，单片机控制步进电机把样品台按预设方向旋转A角度，使检测队列的下一个样品板被样品台转至衍射仪的检测位处。

A5、重复步骤A4，直至霍尔传感器模块内的霍尔传感器探测面与样品台边缘磁铁片相对时，触发单片机复位并停止对样品台的旋转。

所述角度A的大小由单片机的控制程序设定。

本发明的装置可以在X射线多晶衍射仪测试时自动进行换样，无需人工值守，提高了衍射仪的工作效率，也可以减少X射线对人体的辐射。

本发明所采用的电机驱动模块属于市面常见的电子器件，霍尔传感器模块、光敏电阻传感器模块也可以由霍尔元件、光敏电阻和常见电子器件简单地组装而成，成本低廉，便于制造和推广使用。

本发明中，所述单片机上设有USB端口，单片机以USB端口从衍射仪控制电脑处取电；所述单片机连接至电机驱动模块、霍尔传感器模块和光敏电阻传感器模块对其供电；该设计使得本发明所述装置无需衍射仪额外的硬件和软件支持，适用于不同型号的衍射仪，可实现和通用性强。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：

附图1是本发明的示意图；

附图2是本发明的流程示意图；

图中：1-样品板；2-样品台；3-磁铁片；4-霍尔传感器模块；5-转动轴；6-步进电机；7-电机驱动模块；8-导线；9-光敏电阻传感器模块；10-衍射仪快门灯；11-导线；12-导线；13-导线；14-单片机；15-USB连接线；16-衍射仪控制电脑。

具体实施方式

如图1所示，一种X射线多晶衍射仪用自动换样装置，所述换样装置包括样品板1、样品台2、磁铁片3、霍尔传感器模块4、转动轴5、步进电机6、电机驱动模块7、光敏电阻传感器模块9、单片机14和导线8、11、12、13，所述样品台2为一圆形板，所述样品板1以样品台圆心为圆心在样品台2上呈圆周形或扇形均匀分布，相邻样品板1与样品台2圆心连线的夹角角度为A；所述样品台2以转动轴5与步进电机6连接，所述步进电机6与电机驱动模块7相连，所述电机驱动模块7与单片机14相连；所述光敏电阻传感器模块9对衍射仪快门灯10的亮度进行检测，光敏电阻传感器模块9与单片机14相连，当衍射仪快门灯10的亮度由亮转灭时，单片机14控制步进电机6把样品台2按预设方向旋转A角度；所述磁铁片3固定于样品台2边缘处，所述霍尔传感器模块4与样品台2边缘相邻，当样品台2旋转至磁铁片3与霍尔传感器模块4的探测面相对时，触发单片机14复位并停止对样品台2的旋转。

所述磁铁片3以可拆卸方式固定于样品台边缘处。

所述步进电机6为减速步进电机。

所述单片机14上设有USB端口，单片机14以USB端口从衍射仪控制电脑16处取电。

所述单片机14连接至电机驱动模块7、霍尔传感器模块4和光敏电阻传感器模块9对其供电。

所述换样装置的工作步骤依次为；

A1、将待测试的样品以样品板制样，把样品板按圆周形或扇形顺序均匀布置于样品台边沿处形成检测队列，且使相邻样品板与样品台圆心连线的夹角为A。

A2、把磁铁片3安装于样品板检测队列的末端，旋动样品台，使检测队列的第一个样品板停于衍射仪的检测位处。

A3、启动换样装置和衍射仪，衍射仪对检测队列的第一个样品板进行测试，光敏电阻传感器模块9开始对衍射仪快门灯10的亮度进行检测。

A4、衍射仪对样品板测试完成后，衍射仪快门灯的亮度由亮转灭，单片机控制步进电机把样品台按预设方向旋转A角度，使检测队列的下一个样品板被样品台2转至衍射仪的检测位处。

A5、重复步骤A4，直至霍尔传感器模块4内的霍尔传感器探测面与样品台2边缘处的磁铁片3相对时，触发单片机14复位并停止对样品台2的旋转。

所述角度A的大小由单片机14的控制程序设定。

实施例：

进行样品测试时，衍射仪主机和控制电脑开机，单片机14由衍射仪控制电脑16同步供电；此时单片机14启动并执行启动时复位程序，单片机14控制减速步进电机6带动样品台2旋转。当样品台旋转至磁铁片旋与霍尔传感器模块相对时，霍尔传感器模块输出高电平。当与霍尔传感器模块相连的单片机数字输入口检测到高电平，单片机控制减速步进电机停止转动，完成单片机启动时对样品台的位置初始化过程。

复位后并放置样品，使样品形成检测队列后，通过衍射仪控制电脑16设置队列中各个样品的测试参数，开始第一个样品测试；衍射仪每测试完一个样品后，X射线快门瞬间从开启变为关闭状态，相应的衍射仪快门灯也从亮变为灭的状态，光敏电阻传感器模块输出的电平从高电平变为低电平。与光敏电阻传感器模块相连的单片机14信号输入口监测到电平由高到低改变，单片机启动换样作业，控制减速步进电机把样品台旋转一定角度A，使下一个样品板位于检测位处，从而完成了样品的自动换样过程，在换样过程中，衍射仪的测角仪也完成了复位，可直接从设定的下一个样品的参数开始进行测试。