专利名称：X射线分光器及矿物成分分析仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光学测量技术领域，尤其是涉及一种X射线分光器及矿物成分分 析仪。
背景技术：
矿物成分分析仪分为波长色散型和能量色散型两种，其主要区别在于有没有X射 线分光器。具有X射线分光器的波长色散型矿物成分分析仪较能量色散型分析仪有诸多 的优点，例如其分辨率高、测量精度高等。因此目前常用矿物成分分析仪为波长色散型，而 常用的波长色散型矿物成分分析仪内的分光晶体为平面结构，但目前公知的曲面晶体分光 器还没有在矿物成分分析仪上取得成功应用，其主要原因是曲面分光晶体光路系统设计复 杂，需要入射调整通道、出射调整通道等复杂的光路结构，光路长，需要抽真空设备来减少X 射线在光路传播过程中由于空气吸收引起的损失。这些原因导致了曲面晶体分光器不能被 用于矿物成分分析仪上。
实用新型内容鉴于上述现有技术所存在的问题，本实用新型实施例的目的是提供一种X射线分 光器及矿物成分分析仪，其结构紧凑，光路简单，不需要抽真空设备进行抽真空，可用在流 程性工业中矿物成分分析仪上。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的本实用新型实施例提供一种X射线分光器，包括分光器壳、晶体保持架、曲面分光晶体、入射铍片窗口、出射铍片窗口、入射调整窗 口和出射狭缝部件；所述曲面分光晶体和晶体保持架均设置在分光器壳内，所述曲面分光晶体固定设 置在晶体保持架上；所述入射铍片窗口和出射铍片窗口分别设置在曲面分光晶体两侧的分光器壳上， 所述入射铍片窗口、出射铍片窗口与曲面分光晶体的弧形反射面之间呈三角形分布；所述入射调整窗口设置在入射铍片窗口内；所述出射狭缝部件设置在分光器壳内的曲面分光晶体与出射铍片窗口之间的光 路上。所述入射铍片窗口由圆型铍片和入射通孔构成，所述入射通孔设置在分光器壳的 侧壁上，所述圆型铍片贴装覆盖在入射通孔的入口上；所述出射铍片窗口由方型铍片和出射通孔构成，所述出射通孔设置在分光器壳的 另一侧侧壁上，所述方型铍片贴装覆盖在出射通孔的出口上。所述圆型铍片为直径为15mm、厚度为0. 3mm的圆型铍片。所述方型铍片为长27. 2mmX宽19. 2mmX厚0. 3mm的长方型铍片。所述入射调整窗口为圆柱体结构，其上设有入射通孔，所述入射调整窗口能在入射铍片窗口内侧转动来调整进入入射铍片窗口后的X射线的角度和剂量。所述曲面分光晶体采用对数螺旋线型的曲面分光晶体。所述曲面分光晶体采用晶格间距为2d = 0. 402的氟化锂晶体。所述出射狭缝部件为板状结构，其上设有通孔。所述分光器壳为六边菱形结构。本实用新型实施例还提供一种矿物成分分析仪，包括X射线管、高压电源、特征X 射线检测器和信号处理单元，还包括 X射线分光器，所述X射线分光器采用上述任一项所述的X射线分光器，所述X射 线分光器设置在X射线管与特征X射线检测器之间，用于将X射线管激发出的多种金属元 素的特征X射线中的一种分离出来。从上述本实用新型实施例提供的技术方案中可以看出，本实用新型实施例中通过 在入射铍片窗口内设置入射调整窗口和在出射光路上设置出射狭缝组件与固定设置的曲 面分光晶体配合，形成一种结构简单紧凑的X射线分光器。在入射调整窗口与出射狭缝组 件的配合及曲面分光晶体的聚焦作用下，使得X射线在该分光器中的传播距离极大的缩 短，从而使X射线在传播过程中被空气吸收的量减小，分光效率可以得到很大的提高，而且 使分光器在不抽真空的情况下使用成为可能。因此，该分光器可方便的应用在矿物成分分 析仪上。
图1为本实用新型实施例提供的分光器的结构示意图；具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。实施例一本实施例一提供一种X射线分光器，该分光器可用在矿物成分分析仪上，如图1所 示，该分光器包括分光器壳1、晶体保持架2、曲面分光晶体3、入射铍片窗口 4、出射铍片窗口 5、入射 调整窗口 6和出射狭缝部件7 ；其中，所述曲面分光晶体3和晶体保持架2均设置在分光器壳1内，分光器壳1为 六边菱形结构，所述曲面分光晶体3固定设置在晶体保持架2上；所述的入射铍片窗口 4和出射铍片窗口 5分别设置在曲面分光晶体3两侧的分光 器壳1侧壁上，所述入射铍片窗口 4、出射铍片窗口 5与曲面分光晶体4的弧形反射面之间 呈三角形分布；其中，所述入射铍片窗口由圆型铍片和入射通孔构成，所述入射通孔设置在 分光器壳1的侧壁上，所述圆型铍片贴装覆盖在入射通孔的入口上，所述圆型铍片一般采 用直径为15mm、厚度为0. 3mm的圆型铍片；而出射铍片窗口由方型铍片和出射通孔构成，所 述出射通孔设置在分光器壳1的另一侧侧壁上，所述方型铍片贴装覆盖在出射通孔的出口 上，方型铍片一般采用长方型铍片，如可采用长27. 2mmX宽19. 2mmX厚0. 3mm的长方型铍 片。这种入射铍片窗口与出射铍片窗口的设置，在入射端设置的圆型铍片与出射端设置的 方型铍片，可起到对分光器壳1内进行很好的防潮、防尘作用，从而避免了潮湿与灰尘对曲面分光晶体造成的影响，也使得该分光器在不用抽真空的情况下可以持续使用，不会因为 曲面分光晶体的受潮及受灰尘的影响，而使该分光器的精度及分光效率下降。所述的入射调整窗口 6设置在入射铍片窗口 4内；入射调整窗口 6为球形结构，其 上设有入射通孔，所述入射调整窗口 6能在入射铍片窗口内侧转动，以调整进入分光器的 入射铍片窗口 4的X射线的角度和剂量；所述的出射狭缝部件7设置在分光器壳1内的曲面分光晶体3与出射铍片窗口 5 之间的光路上；出射狭缝部件7为板状结构，其上设有通孔用于使经曲面分光晶体3反射后 的X射线输出至出射铍片窗口 5。上述分光器中的曲面分光晶体3可采用对数螺旋线型的曲面分光晶体，如采用晶 格间距为2d = 0. 402的氟化锂(LiF)晶体。对曲面分光晶体3曲面弧度的确定，可采用下述方法如对某一元素的特征X射线 进行分光，根据布拉格定律η λ =2dsine，计算出入射角θ ；将入射角θ -代入对数螺旋线方程，根据分光晶体壳的尺寸选择适当的初始值后 即可得到对应的对数螺旋线型曲面；将曲面分光晶体和晶体保持架均加工成计算得到的曲 面形状，并将曲面分光晶体固定在晶体保持架上。将固定有曲面分光晶体的晶体保持架固定于分光晶体壳内，根据光路的位置关系 调整入射调整窗口和出射狭缝组件的位置，在得到满足要求的分光效果后将晶体保持架固 定即可。上述分光器使用时，X射线经由分光器壳上一侧壁上的入射铍片窗口经入射调整 窗口进入分光器壳内，通过旋转入射调整窗口的位置来调节入射X射线的剂量和角度，进 入的X射线辐照到曲面分光晶体的弧形反射面上，经分光晶体分光后的特征X射线经由出 射狭缝组件截取后，通过分光器壳另一侧壁上出射铍片窗口射出进入光路系统。该分光器结构简单紧凑，在入射调整窗口与出射狭缝组件的配合及曲面分光晶体 的聚焦作用下，使得X射线在该分光器中的传播距离极大的缩短，从而使X射线在传播过程 中被空气吸收的量减小，分光效率得到很大的提高，而且使分光器在不抽真空的情况下使 用成为可能。实施例二本实施例二提供一种矿物成分分析仪，该分析仪包括Χ射线管、高压电源、特征X 射线检测器和信号处理单元，还包括X射线分光器，所述X射线分光器采用上述实施例一中给出的X射线分光器，所述 X射线分光器设置在X射线管与特征X射线检测器之间，该X射线分光器用于将X射线管激 发出的多种金属元素的特征X射线中的一种分离出来，传送给特征X射线检测器，从而通过 信号处理单元进行处理，来完成矿物成分检测。综上所述，本实用新型实施例中通过在入射铍片窗口内设置入射调整窗口和在出 射光路上设置出射狭缝组件与固定设置的曲面分光晶体配合，形成一种结构简单紧凑的X 射线分光器。在入射调整窗口与出射狭缝组件的配合及曲面分光晶体的聚焦作用下，使得X 射线在该分光器中的传播距离极大的缩短，从而使X射线在传播过程中被空气吸收的量减 小，分光效率得到很大的提高，而且使分光器在不抽真空的情况下使用成为可能。因此，该 分光器可方便的应用在矿物成分分析仪上。[0042] 以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不 局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到 的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该 以权利要求书的保护范围为准。
权利要求一种X射线分光器，其特征在于，包括分光器壳、晶体保持架、曲面分光晶体、入射铍片窗口、出射铍片窗口、入射调整窗口和出射狭缝部件；所述曲面分光晶体和晶体保持架均设置在分光器壳内，所述曲面分光晶体固定设置在晶体保持架上；所述入射铍片窗口和出射铍片窗口分别设置在曲面分光晶体两侧的分光器壳上，所述入射铍片窗口、出射铍片窗口与曲面分光晶体的弧形反射面之间呈三角形分布；所述入射调整窗口设置在入射铍片窗口内；所述出射狭缝部件设置在分光器壳内的曲面分光晶体与出射铍片窗口之间的光路上。
2.根据权利要求1所述的X射线分光器，其特征在于，所述入射铍片窗口由圆型铍片和 入射通孔构成，所述入射通孔设置在分光器壳的侧壁上，所述圆型铍片贴装覆盖在入射通 孔的入口上；所述出射铍片窗口由方型铍片和出射通孔构成，所述出射通孔设置在分光器壳的另一 侧侧壁上，所述方型铍片贴装覆盖在出射通孔的出口上。
3.根据权利要求2所述的X射线分光器，其特征在于，所述圆型铍片为直径为15mm、厚 度为0. 3mm的圆型铍片。
4.根据权利要求2所述的X射线分光器，其特征在于，所述方型铍片为长27.2mmX宽 19. 2mm X厚0. 3mm的长方型铍片。
5.根据权利要求1所述的X射线分光器，其特征在于，所述入射调整窗口为圆柱体结 构，其上设有入射通孔，所述入射调整窗口能在入射铍片窗口内侧转动来调整进入入射铍 片窗口后的X射线的角度和剂量。
6.根据权利要求1所述的X射线分光器，其特征在于，所述曲面分光晶体采用对数螺旋 线型的曲面分光晶体。
7.根据权利要求6所述的X射线分光器，其特征在于，所述曲面分光晶体采用晶格间距 为2d = 0. 402的氟化锂晶体。
8.根据权利要求1所述的X射线分光器，其特征在于，所述出射狭缝部件为板状结构， 其上设有通孔。
9.根据权利要求1所述的X射线分光器，其特征在于，所述分光器壳为六边菱形结构。
10.一种矿物成分分析仪，包括X射线管、高压电源、特征X射线检测器和信号处理单 元，其特征在于，还包括X射线分光器，所述X射线分光器采用上述权利要求1 9任一项所述的X射线分光 器，所述X射线分光器设置在X射线管与特征X射线检测器之间。
专利摘要本实用新型提供一种X射线分光器及矿物成分分析仪，属光学测量技术领域。该分光器包括分光器壳、晶体保持架、曲面分光晶体、入射铍片窗口、出射铍片窗口、入射调整窗口和出射狭缝部件；曲面分光晶体和晶体保持架均设置在分光器壳内，曲面分光晶体固定设置在晶体保持架上；入射铍片窗口和出射铍片窗口分别设置在曲面分光晶体两侧的分光器壳上，入射铍片窗口、出射铍片窗口与曲面分光晶体的弧形反射面之间呈三角形分布；入射调整窗口设置在入射铍片窗口内；出射狭缝部件设置在分光器壳内的曲面分光晶体与出射铍片窗口之间的光路上。该分光器缩短X射线传播距离，减小X射线传播中被空气吸收，可提高矿物成分分析仪的分辨率和测量精度。
文档编号G01N23/22GK201653941SQ20102013254
公开日2010年11月24日 申请日期2010年3月16日 优先权日2010年3月16日
发明者周俊武, 徐宁, 李建国, 王庆凯, 赵建军, 陆博, 韩龙 申请人:北京矿冶研究总院