一种超高精度x荧光测厚仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开的一种超高精度X荧光测厚仪，包括激发光源装置、信号探测装置、信号处理装置、双激光定位器、计算机以及样品测试平台，信号探测装置中设置有与信号处理装置连接的探测器，信号处理装置与计算机连接，激发光源装置与计算机控制连接，激发光源装置中设置有X射线管，探测器为SI-PIN电制冷探测器，双激光定位器同时发出垂直激光线与斜向激光线，垂直激光线对准设置在样品测试平台上的激光对准点，斜向激光线以一定倾斜的角度射出并与X射线管所激发的X射线在被测样品的表面处交汇。本实用新型具有使用方便、定位准确、成本低、精度高、测量时间短的优点，是一种高精度的X荧光测厚仪，是各种金属电镀行业的理想分析仪器。
【专利说明】一种超高精度X荧光测厚仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及分析仪器设备【技术领域】，尤其涉及一种超高精度X荧光测厚仪。【背景技术】
[0002]X荧光测厚仪的历史比较长，但传统的X荧光测厚仪一般采用正比计数管作为X射线探测器，其缺点是其分辨率差，相邻元素不能分辨开、如铜与镍，铜与锌等元素就不能相互分辨，需要通过滤光片等手段才能进行测量，因此测量效果较差。
[0003]另外，原来的测厚仪虽然也有采用双激光定位方式，但不能进行高度测量，因此在Z高度方向上不准确，只能通过眼睛观察样品的清晰度来调节高度，因此对测量结果造成一定的误差。
实用新型内容
[0004]本实用新型所要解决的技术问题:针对现有技术的不足而提供一种能够使相邻的金属镀层测量的结果不受探测器的分辨率影响、结果更准确的超高精度X荧光测厚仪，该超高精度X荧光测厚仪还采用双激光定位及高度检测功能，使被测样品测量点的定位更准确，测量结果更满意。
[0005]本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现:
[0006]一种超高精度X荧光测厚仪，包括激发光源装置、信号探测装置、信号处理装置、双激光定位器、计算机以及样品测试平台，所述信号探测装置中设置有与所述信号处理装置连接的探测器，所述信号处理装置与所述计算机连接，所述激发光源装置与所述计算机控制连接，所述激发光源装置中设置有X射线管，所述探测器为S1-PIN电制冷探测器，所述双激光定位器同时发出垂直激光线与斜向激光线，所述垂直激光线对准设置在所述样品测试平台上的激光对准点，所述斜向激光线以一定倾斜的角度射出并与所述X射线管所激发的X射线在被测样品的表面处交汇。
[0007]在本实用新型的一个优选实施例中，所述双激光定位器的正上方设置有一高度传感器。
[0008]在本实用新型的一个优选实施例中，所述样品测试平台为X-Y-Z三维电动无极控制样品移动平台。
[0009]在本实用新型的一个优选实施例中，所述X射线管的射线发射口处设置有一微孔准直器，该微孔准直器的方向垂直向下。
[0010]在本实用新型的一个优选实施例中，所述样品测试平台的正上方设置有一高度保护传感器，该高度保护传感器的高度低于所述微孔准直器与探测器的高度。
[0011]在本实用新型的一个优选实施例中，所述激发光源装置还包括一为所述X射线管供电的高压电源，所述高压电源通过一数码控制器与所述计算机连接。
[0012]在本实用新型的一个优选实施例中，所述计算机配置有显示器。
[0013]在本实用新型的一个优选实施例中，所述计算机配置有打印机。[0014]本实用新型的工作原理如下:
[0015]X射线发生器发出X射线激发被测样品，使样品中各个元素的原子中的核外电子(特别是K层电子)受激发而放出，并且在原来位置产生一个空穴，此时外层电子(特别是L层电子)就会填充这个空穴位置，多余的能量就以特征X射线的形式放出，这些特征X射线进入探测器产生脉冲信号，经过前置放大器送入数字脉冲谱仪放大器，再送入模数转换器，模数转换器将模拟信号转换成数字量，送入计算机接口，软件通过控制接口电路来进行谱数据的采集与控制，X荧光测厚软件根据镀层元素的荧光强度与镀层厚度的关系，计算出镀层的厚度值。
[0016]本实用新型的有益效果如下:
[0017]1、本实用新型采用了原装进口国际先进的高分辨率电制冷探测器，该探测器无需液氮保护，可以方便地应用到各个金属镀层行业，并具有高计数率、高分辨率，最低可以达到145eV，使一般样品在10?100秒内，可以得到满意的结果；
[0018]2、本实用新型的X射线管采用正高压激发，激发与测试条件采用计算机软件数码控制与显示，使其处理速度快，精度高，稳定可靠；
[0019]3、本实用新型米用了 X-Y-Z 二维电动无极控制样品移动平台可以在水平面的X-Y方向上移动，也可以在Z的高度上移动，可以适应各种类型各种尺寸大小的金属镀层样品的镀层厚度测量；
[0020]4、本实用新型采用了双激光定位装置采用垂直激光放样定位与斜向激光测样定位功能，并可以进行高度测量，从而实现精确定位测量；
[0021]5、本实用新型采用新型多层算法，可以满足多达4层金属镀层的厚度测量；
[0022]6、本实用新型除用于金属镀层厚度测量外，还可以进行电镀液的成分含量分析；
[0023]7、本实用新型还可以进行ROHS有害元素元素检测功能，实现一机多用；
[0024]8、本实用新型具有操作简单、使用方便、故障率低、成本低、测量时间短的优点，是电镀行业的理想检测仪器。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，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他的附图。
[0026]图1是本实用新型的原理框图。
[0027]图2是本实用新型的激发探测示意图。
[0028]图3是本实用新型的信号处理装置的工作示意图。
【具体实施方式】
[0029]为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
[0030]参见图1和图2，图中给出的一种超高精度X荧光测厚仪，包括激发光源装置100、信号探测装置200、信号处理装置300、计算机400、X-Y-Z三维电动无极控制样品移动平台500以及双激光定位器600。
[0031]激发光源装置100包括X射线管110、为X射线管110提供能量的高压电源120以及安装在X射线管Iio的射线发射口处且其方向垂直向下的微孔准直器130。高压电源120通过数码控制器430与计算机400连接，微孔准直器130使得从X射线管110所激发出的X射线直接激发镀层被测样品700上。其中，以高压50KV的低功率正高压微聚焦X射线管110作为激发源，该X射线管110采用Be (铍)窗厚度为125微米的韧致辐射型、低功率、自然冷却、高寿命的X光管，并根据实际应用需要选择靶材，如供选择的靶材为=Rh(铑靶)，Ag (银靶)，Mo (钥靶)，Ti (钛靶)等。此外，X光管采用正高压激发，激发与测试条件采用计算机软件数码控制与显示。在激发光源装置中，高压电源的电压与电流采用软件自动数码控制及显示，X射线稳定度:0.3%/8小时，电压范围:0V至50kV连续可调，电流范围:0mA至ImA连续可调。
[0032]信号探测装置200包括探测器210以及与探测器210连接并为探测器210供电的探测器电源220，其中，探测器210是AMPTEK最新开发研制的新一代DP5S1-PIN电制冷探测器，需要在低温下(_40°C)工作，低温需要由半导体制冷方式提供。DP5S1-PIN电制冷探测器无需液氮冷却，Be (铍窗)厚度为7.5微米，对55Fe5.9keV的X射线在计数率为1000CPS时的分辨率为145eV，可以接收到的最高计数率可以达到200KCPS，使一般样品在10?100秒内，可以得到满意的结果。
[0033]信号处理装置300包括前置放大器310、数字脉冲谱仪放大器320以及模数转换器330。计算机400配置有显示器410和打印机420。
[0034]本实用新型米用了 X-Y-Z 二维电动无极控制样品移动平台500可以在水平面的X-Y方向上移动，也可以在Z的高度上移动，可以适应各种类型各种尺寸大小的金属镀层样品的镀层厚度测量；为了防止在Z方向上的上升幅度过高撞到探测器210或X射线准直器130等部位，在被测样品700的上方还安装有一高度保护传感器510，当X-Y-Z三维电动无极控制样品移动平台500上升过高时，高度保护传感器510检测到传感信号，就会通知仪器内部的单片机，单片机经过判断后自动关闭上升命令，停止上升，从而保护仪器部件。
[0035]本实用新型采用了双激光定位器600，该双激光定位器600具有垂直激光放样定位与斜向激光测样定位功能，参见图2，双激光定位器600同时发出垂直激光线LI与斜向激光线L2，该垂直激光线LI对准设置在样品平台500上的激光对准点A，该斜向激光线L2以一定倾斜的角度射出并与X射线管110所激发的X射线L3在被测样品700的表面处交汇后，产生X荧光射线L4，X荧光射线L4被探测器210接收。在双激光定位器600的正上方设置有一高度传感器610，该高度传感器610可对双激光定位器600进行高度测量，从而实现精确定位测量。
[0036]将被测样品700放置在X-Y-Z三维电动无极控制样品移动平台500上，通过计算机400控制X射线管110发出X射线激发被测样品700，使被测样品700中各个元素的原子中的核外电子(特别是K层电子)受激发而放出，并且在原来位置产生一个空穴，此时外层电子(特别是L层电子)就会填充这个空穴位置，多余的能量就以特征X射线的形式放出，参见图3，这些特征X射线进入探测器210产生脉冲信号，经过前置放大器310送入数字脉冲谱仪放大器320，再送入模数转换器330，模数转换器330将模拟信号转换成数字量，送入计算机400接口，软件通过控制接口电路来进行谱数据的采集与控制，X荧光测厚软件根据镀层元素的荧光强度与镀层厚度的关系，计算出镀层的厚度值。
[0037]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种超高精度X荧光测厚仪，包括激发光源装置、信号探测装置、信号处理装置、双激光定位器、计算机以及样品测试平台，所述信号探测装置中设置有与所述信号处理装置连接的探测器，所述信号处理装置与所述计算机连接，所述激发光源装置与所述计算机控制连接，所述激发光源装置中设置有X射线管，其特征在于，所述探测器为S1-PIN电制冷探测器，所述双激光定位器同时发出垂直激光线与斜向激光线，所述垂直激光线对准设置在所述样品测试平台上的激光对准点，所述斜向激光线以一定倾斜的角度射出并与所述X射线管所激发的X射线在被测样品的表面处交汇。
2.如权利要求1所述的超高精度X荧光测厚仪，其特征在于，所述双激光定位器的正上方设置有一高度传感器。
3.如权利要求2所述的超高精度X荧光测厚仪，其特征在于，所述样品测试平台为X-Y-Z三维电动无极控制样品移动平台。
4.如权利要求3所述的超高精度X荧光测厚仪，其特征在于，所述X射线管的射线发射口处设置有一微孔准直器，该微孔准直器的方向垂直向下。
5.如权利要求4所述的超高精度X荧光测厚仪，其特征在于，所述样品测试平台的正上方设置有一高度保护传感器，该高度保护传感器的高度低于所述微孔准直器与探测器的高度。
6.如权利要求5所述的超高精度X荧光测厚仪，其特征在于，所述激发光源装置还包括一为所述X射线管供电的高压电源，所述高压电源通过一数码控制器与所述计算机连接。
7.如权利要求6所述的超高精度X荧光测厚仪，其特征在于，所述计算机配置有显示器。
8.如权利要求7所述的超高精度X荧光测厚仪，其特征在于，所述计算机配置有打印机。
【文档编号】G01B11/06GK203732037SQ201420072473
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年2月20日 优先权日:2014年2月20日
【发明者】乔文韬, 苏建平, 郭晓明, 周偃 申请人:上海精谱科技有限公司