一种基于分析不规则试样的金属原位分析仪的制作方法

本发明涉及金属原位分析技术领域，尤其涉及一种基于分析不规则试样的金属原位分析仪。

背景技术：

金属原位分析仪是应用扫描系统夹持样品实现连续移动激发，试样经火花光源激发后所辐射的光谱，经入射狭缝到色散系统光栅，经过分光后各单色光被聚焦在焦平面上形成光谱，在焦平面上有若干个出射狭缝，每个狭缝对应一个特定波长的元素，特征谱线经出射狭缝投射到光电倍增管上，将光信号转变为电信号，弱信号几经放大后，由高速数据采集系统同时采集各通道的谱线强度；同步记录每个火花放电及其相对位置，从而进行各元素定量分析、偏析度分析、疏松度分析以及夹杂物的定性分析。

现有的金属原位分析仪通过软件控制实现火花光源激发和机械臂扫描同步分析，机械臂只能实现x和y方向的移动，即分析区域只能为规则的矩形。在需要对外形不规则的试样进行全面覆盖分析时将无法进行分析。

因此，有必要研究一种基于分析不规则试样的金属原位分析仪来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种基于分析不规则试样的金属原位分析仪，既能够对规则形金属进行原位分析，又能够对不规则金属进行原位分析。

一方面，本发明提供一种基于分析不规则试样的金属原位分析仪，其特征在于，所述分析仪包括分析仪本体、设于所述分析仪本体顶部的动力机构和检测机构；所述动力机构与所述检测机构连接；

所述检测机构包括检测槽口，所述检测槽口中设有规则试样夹持结构、不规则试样夹持结构以及可在动力作用下上下移动的操控台；所述检测槽口的底部设有火花光源激发孔；

所述所述动力机构通过传动结构分别与所述操控台、所述规则试样夹持结构和所述不规则试样夹持结构连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述动力机构包括第一步进电机和第二步进电机，所述第一步进电机和所述第二步进电机的驱动杆呈十字交叉状设置；所述第二步进电机的驱动杆外周设有长形外壳，所述长形外壳与所述第一步进电机的驱动杆固定连接；所述传动结构的一端与所述长形外壳连接，另一端与所述检测机构连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述传动结构包括垂直设置在所述长形外壳上方的支撑支柱和套设在所述支撑支柱外周的支撑条；所述支撑条能够沿所述支撑支柱上下移动；所述支撑条通过外置连接杆与所述操控台连接，通过倾斜固定块与所述规则试样夹持结构连接，通过外置螺纹支柱与所述不规则试样夹持结构连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述不规则试样夹持结构包括分别设于所述检测槽口端侧和边侧的倾斜磁条和磁块、平行设于所述检测槽口内的固定盘、垂直设于所述固定盘上的支撑支柱和与所述传动结构连接的转动单元；所述转动单元与所述支撑支柱连接，所述支撑支柱与所述固定盘滑动连接；所述转动单元外周设有齿轮状的转动盘，所述转动盘与电机驱动盘连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述转动单元包括旋转杆和外置螺纹支柱，所述外置螺纹支柱与所述传动结构螺纹连接，所述旋转杆的底部设有过孔，所述过孔内穿设有插接支柱，所述插接支柱与所述支撑支柱连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述固定盘设置在固定盘支柱上，所述固定盘支柱的四周套设有吸附磁块，所述吸附磁块与不规则试样连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述固定盘上设有开槽，所述开槽内设有一端延伸出所述开槽的长条槽块；所述支撑支柱的底部设有嵌入所述开槽内的圆柱体，所述圆柱体的侧壁设有凸起圆柱，所述凸起圆柱与所述长条槽块的内壁滑动连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述外置螺纹支柱周壁上开设有圆弧槽，所述圆弧槽的上下端均开设有弧形槽；所述弧形槽的槽口内滑动连接有竖杆，所述竖杆的外侧上固定连接有外置连接杆，所述外置连接杆与所述操控台固定连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述规则试样夹持结构包括平行设置的左支架与右支架，以及设置在两者之间用于放置规则试样的网板；所述左支架的外侧设有与所述左支架平行的位移杆，所述位移杆与所述传动结构可活动的连接；所述左支架的两端分别设有与所述左支架垂直的固定支柱，所述固定支柱与所述位移杆可活动的连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述固定支柱的高度高于所述左支架和所述右支架的高度。

与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：既能对规则金属试样进行分析检测，又能够对不规则金属试样进行分析检测，一台设备多种用途，节省检测成本；检测方法简单，设备结构构思巧妙，为金属原位分析设备开拓了技术资源。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明一个实施例提供的基于分析不规则试样的金属原位分析仪的结构示意图；

图2是本发明一个实施例提供的火花光源控制箱内部结构图；

图3是本发明一个实施例提供的检测槽口结构图；

图4是图3中提供实施例的b处放大图；

图5是图3中提供实施例的d处放大图；

图6是图4中提供实施例的c处放大图；

图7是图1中提供实施例的a处放大图；

图8是本发明一个实施例提供的外置螺纹支柱间歇运作图。

其中，图中：

1、分析仪本体；2、第一步进电机；3、火花光源控制箱；4、放置槽口；5、第二步进电机；6、长形外壳；7、支撑块；8、支撑支柱；9、检测槽口；10、火花光源激发孔；11、操控台；12、焊接条；13、输入线管；14、磁块；15、支撑条；16、外置螺纹支柱；17、内置螺纹孔；18、倾斜磁条；19、金属试样；20、插接支柱；21、旋转杆；22、支撑支柱；23、长条槽块；24、固定盘；25、吸附磁块；26、凸出圆柱；27、滑动块；28、长条槽口；29、凸出支柱；30、转动盘；31、右支架；32、限位块；33、电机驱动盘；34、倾斜固定块；35、固定支柱；36、十字螺栓；37、位移杆；38、左支架；39、可拆卸开口板；40、外置连接杆；41、竖杆；42、圆弧槽；43、弧形槽。

【具体实施方式】

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

如图1所示，本发明提供一种分析不规则试样的金属原位分析仪，该金属原位分析仪包括分析仪本体1，分析仪本体1顶部开设有放置槽口4，放置槽口4的槽口内安装有第一步进电机2，分析仪本体1的顶部安装有第二步进电机5，第二步进电机5位于放置槽口4的上方，并与放置槽口4呈现十字交叉状。第二步进电机5的转轴端(也就是驱动杆)安装有长形外壳6，长形外壳6与放置槽口4呈十字交叉状。长形外壳6与第二步进电机5的驱动杆在驱动杆延伸方向无位移的连接，使得在第二步进电机的驱动杆进行伸缩时带动长形外壳6同步伸缩；长形外壳6与第二步进电机5的驱动杆在垂直于驱动杆的方向为可活动的连接，第一步进电机2的驱动杆外壁与长形外壳6的外壁焊接，使得第一步进电机2在推动的时候，长形外壳6前后位移(即能够沿垂直于第二步进电机5的驱动杆的方向进行位移)。长形外壳6的上方固定连接有支撑块7，支撑块7的一侧为凹入状，并在凹入口内安装有支撑支柱8，支撑支柱8与支撑块7均垂直于长形外壳6的上表面。分析仪本体1的上方远离第二步进电机5的一端安装有火花光源控制箱3，火花光源控制箱3的顶端开设有检测槽口9。检测槽口9和火花光源控制箱3均为长方体形，长方体的长边与放置槽口4平行。

如图2所示，检测槽口9的两端侧内壁之间安装有操控台11，操控台11的顶端开设有火花光源激发孔10，操控台11的两边侧均固定连接有焊接条12。火花光源激发孔10的底部安装有输入线管13，检测槽口9的上方安装有可拆卸开口板39。

如图3-6所示，支撑支柱8的四周设有支撑条15，支撑条15为折线形，支撑条15的一端与支撑支柱8可活动地连接，另一端延伸至检测槽口9的上方。检测槽口9上方的支撑条15上开设有内置螺纹孔17。检测槽口9的一个端侧的内壁上设有倾斜磁条18，检测槽口9的一个边侧的内壁上安装有磁块14，优选磁块14设置在靠近放置槽口4的边侧。

内置螺纹孔17的槽口内安装有外置螺纹支柱16，外置螺纹支柱16的底部固定连接有旋转杆21。旋转杆21的下端设有穿孔，穿孔内插接有插接支柱20，插接支柱20的一端与支撑支柱22连接，连接方式为焊接。支撑支柱22与旋转杆21平行设置。

支撑支柱22的底部设置有固定盘24，固定盘24的上表面设有开槽。支撑支柱22座设在开槽上。支撑支柱22的底端为直径小于开槽宽度的圆柱体，该圆柱体嵌入开槽内。圆柱体相对的两侧分别设有凸出圆柱26，凸出圆柱26的凸出端与滑动块27固定连接。开槽内安装有长条槽块23，长条槽块23的一端从开槽内延伸出来。长条槽块23的两边侧均开设有长条槽口28。滑动块27嵌设在长条槽口28内，能够沿长条槽口28滑动。滑动块27与长条槽口28大小相适配，长条槽块23的长度等于两个固定盘24的直径。

实现外置螺纹支柱16的转动上升的过程为：外置螺纹支柱16对旋转杆21受力，旋转杆21对支撑支柱22受力，支撑支柱22对固定盘24受力，固定盘24对吸附磁块25受力，且均呈现转动。

固定盘24的下方设有吸附圆柱，吸附圆柱的外围设有吸附磁块25。外置螺纹支柱16在内置螺纹孔17内转动并上下移动时，带动吸附磁块25转动，同时伴随着上升或者下降位移。在检测时，吸附磁块25始终处于覆盖火花光源激发孔10的状态下。吸附磁块25在步进电机的驱动下，再结合倾斜磁条18和磁块14的吸附力，使吸附磁块25在火花光源激发孔10的上方由一小圈转动，慢慢发散成一大圈转动。当吸附磁块25的外缘不规则时，由于磁块14的排斥作用，对不规则的金属试样也可以进行检测，使得设备的检测面更广。

外置螺纹支柱16的侧壁上开设有圆弧槽42，圆弧槽42的上下端均开设有弧形槽43，弧形槽43的槽口内滑动连接有竖杆41，竖杆41的外壁上固定连接有外置连接杆40，外置连接杆40呈弯折状穿过支撑条15后其底端与操控台11焊接连接。外置连接杆40及其附加结构的设置，使得吸附磁块25能够始终覆盖在火花光源激发孔10的上方。

本申请中使用的两边侧和两端侧是相对于长条形或长方体而言的，长条形或长方体的长边所在的侧面即为边侧，长条形或长方体的宽边所在的侧面即为端侧(也就是长条形或长方体的两端所在的侧面)。

如图7所示，火花光源控制箱3的顶部左右两侧(两边侧)分别安装有右支架31和左支架38。右支架31和左支架38的两端分别设有固定支柱35，左支架38和右支架31的高度小于固定支柱35的高度。左支架38的外侧设置有位移杆37，位移杆37的上表面设有开槽，开槽内设有滑块。位移杆37的两端分别与两根固定支柱35可滑动的连接，使得位移杆37能够在外力作用下沿固定支柱35滑动。位移杆37与固定支柱35的可滑动连接方式为：固定支柱35的穿设在位移杆37端部的过孔中。设备分析规则样品时是通过图7中的机构对样品进行固定，然后配合两个步进电机和动力传递装置，从而实现图7中机构带动样品进行x和y方向的移动，实现规则区域的分析。

支撑条15位于检测槽口9上方的端部设有倾斜固定块34，倾斜固定块34的一端与支撑条15固定连接，另一端设有十字螺栓36。十字螺栓36的螺栓帽与倾斜固定块34连接，螺栓头穿过倾斜固定块34伸入位移杆37的开槽内，螺栓头连接滑块，实现支撑条15移动时能够沿位移杆37的方向滑动，或者垂直于位移杆37的方向拉动或推动位移杆37移动。

如图8所示，外置螺纹支柱16的外周装设有转动盘30，转动盘30的侧边设置有电机驱动盘33，电机驱动盘33的上表面的偏外侧处固定设有凸出支柱29。电机驱动盘33的外周固定设有两个限位块32。转动盘30整体呈齿轮状，齿轮的一个轮齿位于两个限位块32之间。电机驱动盘33带动凸出支柱29转动，凸出支柱29处于转动盘30的外围齿片质检，外置螺纹支柱16在转动时会对转动盘30产生间歇式的作用。

预先处理：需要将规则金属试样和不规则金属试样进行分类，第一类针对规则金属试样进行检测。

工作原理：通过在分析仪本体1的上表面开设一组放置槽口4，并在放置槽口4内安装第一步进电机2，与此同时在分析仪本体1的上表面再安装第二步进电机5，其中放置槽口4与第二步进电机5呈现十字交叉状，操控第一步进电机2与第二步进电机5，第一步进电机2的作用在于带动第二步进电机5前后位移，而第二步进电机5的作用在于带动支撑块7前后位移，由支撑块7的左侧连接的支撑支柱8配合上支撑条15，可以实现支撑条15左右和上下位移。

通过将金属试样放置在右支架31与左支架38的上方，当然针对的是宽度大于左支架38与右支架31之间距离的试样，并在右支架31与左支架38之间安装有一组不为金属的网板，用作支撑金属试样。在支撑条15向后移动的时候，将会拉动位移杆37在两组固定支柱35的外壁上进行前后位移，其次在支撑条15左右位移的时候，将会控制十字螺栓36在位移杆37外壁上方槽口左右位移，从而实现火花光源激发孔10对金属试样表面的矩形分析。在分析过程中，通过拆卸可拆卸开口板39，并控制外置螺纹支柱16进行转动上升，使其所连接的操控台11进行上升，并处于检测槽口9的内腔最上端，实现规则金属试样覆盖火花光源激发孔10进行检测。

以上述描述只是针对分析区域为规则矩形的试样。如果分析不规则区域的金属试样，通过将可拆卸开口板39拆卸，并通过控制电机驱动盘33驱动轴进行旋转，当电机驱动盘33进行转动时凸出支柱29也会进行转动，并接触到外置螺纹支柱16外壁上的轮齿，使转动盘30进行间歇式转动，最终目的造成外置螺纹支柱16进行间歇式转动，由于外置螺纹支柱16和内置螺纹孔17为螺纹槽连接，在外置螺纹支柱16正时针转动的时候外置螺纹支柱16向上位移，在外置螺纹支柱16逆时针转动的时候外置螺纹支柱16向下位移。

先考虑外置螺纹支柱16向下位移，将会推动旋转杆21向下位移，当旋转杆21向下位移的时候，将会推动金属试样19转动式向下位移，如果此时的金属试样19是不规则的，在金属试样19进行转动的时候，金属不规则的部位为凸出状态，或者金属试样不规则的部位为凹入状态，接触到磁块14将会吸引，不论是哪种，磁块14的作用在于对转动后的金属试样进行圆弧旋转，使得火花光源激发孔10在对金属试样19进行检测时候，最先从金属试样19的外围先进行检测，通过外置螺纹支柱16转动向下位移，倾斜磁条18为倾斜状，将会慢慢对金属试样19向外进行排斥，当倾斜磁条18的最上端与金属试样19接触后，将会吸引金属试样19向着倾斜磁条18方向位移，火花光源激发孔10会扫描在金属试样19底部最右侧，并进行转动，慢慢的向下位移后，金属试样19会向外排斥，在排斥的时候，通过支撑支柱22在长条槽块23由内到外方向进行位移，并实现火花光源激发孔10扫描金属试样19外围内侧，实现由外圈到内圈进行一圈一圈的扫描，并最终针对不规则金属试样表面进行整体分析。分析过程中，外置螺纹支柱16在转动时向上位移，将会带动外置连接杆40向上位移，但是外置连接杆40并不会转动，通过外置连接杆40的顶部所连接的竖杆41为卡入到弧形槽43内，当外置螺纹支柱16在进行转动的时候，竖杆41并不会进行转动，即可实现对竖杆41外壁侧所连接的外置连接杆40进行向上位移，同时拉动操控台11向上位移，使得操控台11上的火花光源激发孔10在金属试样进行移动时始终被金属试样覆盖。

本申请针对的待检测样品为铁基金属材料，当进行不规则样品的检测时，不规则样品吸附在吸附磁块25上。且磁块14和倾斜磁条18是针对不规则样品检测的设置，当进行规则样品检测时为避免其对规则样品的磁力干扰，需要将磁块14和倾斜磁条18拆除。

在磁块14对金属试样19进行吸引的时候，金属试样19向磁块14处位移，并导致插接支柱20在旋转杆21外壁下方对穿孔向右位移，并实现吸引效果，对不规则金属外凸出部位或者凹入部位进行扫描。

本发明具有的优点包括：

1、本发明中，通过将试样放置在右支撑杆与左支架支架的上方，当然针对的是宽度大于左支架与右支撑杆宽度的试样，并在右支撑杆与左支架之间安装有一组不为金属的网板，用作支撑试样，在支撑条向后位移的时候，将会拉动位移杆在两组固定支柱的外壁上进行前后位移，其次在支撑条左右位移的时候，将会控制十字螺栓在位移杆外壁上方槽口左右位移，从而实现矩形扫描，通过火花光源激发孔对样品进行分析；

2、本发明中，通过控制电机驱动盘进行转动的时候可拆卸开口板也会进行转动，并接触到外置螺纹支柱外壁上的齿条，使转动盘进行间歇式转动，最终目的造成外置螺纹支柱进行间歇式转动，由于外置螺纹支柱和内置螺纹孔为螺纹槽连接，在外置螺纹支柱正时针转动的时候外置螺纹支柱向上位移，在外置螺纹支柱逆时针转动的时候外置螺纹支柱向下位移；

3、本发明中，当火花光源激发孔在对金属试样进行检测时候，最先从金属试样的外围先进行检测，通过外置螺纹支柱转动向下位移，倾斜磁条为倾斜状，将会慢慢对金属试样向外进行排斥，当倾斜磁条的最上端于金属试样接触后，将会吸引金属试样向着倾斜磁条方向位移，火花光源激发孔会扫描在金属试样底部最右侧，并进行转动，慢慢的向下位移后，金属试样会向外排斥，在排斥的时候，通过支撑支柱在长条槽块由内到外方向进行位移，并实现火花光源激发孔激发金属试样外围内侧，慢慢的扫描的圈只会越来越少，达到了对不规则金属的激发扫描；

4、本发明中，当外置螺纹支柱在转动式向上位移的，将会带动外置连接杆向上位移，但是外置连接杆并不会转动，通过外置连接杆的顶部所连接的竖杆为卡入到弧形槽内，当外置螺纹支柱在进行转动的时候，竖杆并不会进行转动，即可实现对竖杆外壁侧所连接的外置连接杆进行向上位移，同时拉动操控台向上位移，使得操控台上的火花光源激发孔在金属试样进行移动时始终被金属试样覆盖；

5、本发明中，对规则形金属试样进行检测的时候，通过拆卸可拆卸开口板，并控制外置螺纹支柱进行转动上升，使其所连接的操控台进行上升，并处于检测槽口的内腔最上端，实现规则金属试样始终覆盖激发孔进行检测；

6、本发明的设备弥补了本领域对不规则金属进行检测的空白，且本发明的方案所采用的机械机构很少，多数采用磁吸，对成本产生了有效的控制。

以上对本申请实施例所提供的一种基于分析不规则试样的金属原位分析仪，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。