一种X射线荧光光谱仪的制作方法

本实用新型涉及X射线应用技术领域，特别涉及一种X射线荧光光谱仪。

背景技术：

目前针对样品表面元素组分分析的技术主要为X射线荧光分析技术和电子能谱技术，该技术可以对样品表面元素的分布状态进行检测，但无法深入到样品内部进行元素分析。同时传统的X射线荧光分析技术和电子能谱技术由于无法精确定位至一个点进行测量，所以无法精确的实现单点元素组分分析。

因此，需要一种能有效地能够深入到样品内部进行元素分析的技术。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种基于双导管调控器件的X射线荧光光谱仪，其能够精确定位于待测区域进行样品元素组分及元素空间的全自动测量。

本实用新型的技术方案如下：

一种基于双导管调控器件的X射线荧光光谱仪，该光谱仪包括：

X射线管，用于发出X射线；

样品台，用于放置待检测样品；

会聚透镜，其设置在所述X射线管和所述样品台之间，所述X射线管发出的X射线经所述会聚透镜出射到所述样品台；

探测器，其探测来自所述样品台上的样品的X射线；

平行束透镜，其设置在所述样品台和所述探测器之间，来自样品的X射线经所述平行束透镜到达所述探测器；

摄像头，其用于获取样品图像；

样品台位置调节装置，用于在至少三维方向上调节样品台的位置，其中所述样品台固定于所述样品台位置调节装置上；以及

探测器位置调节装置，用于在至少三维方向上调节探测器的位置，其中所述探测器固定于所述探测器位置调节装置上。

优选的，所述会聚透镜通过会聚透镜夹具与所述X射线管相连接；所述平行束透镜通过平行束透镜夹具与所述探测器相连接。

优选的，该光谱仪还包括：底板和用于支撑所述X射线管的支架；其中，所述支架固定于底板上；所述样品台位置调节装置和所述探测器位置调节装置固定于所述底板上；所述摄像头与摄像头夹具相连接，所述摄像头夹具固定于所述底板上。

优选的，所述支架包括第一支架、第二支架和第三支架。

优选的，所述会聚透镜包括数万根毛细子管，用于会聚X射线管发出的X射线。

优选的，所述平行束透镜包括数万根毛细子管，用于将发散的X射线会聚成准平行束。

优选的，所述样品台位置调节装置包括三个直线运动滑轨，实现在预定的X、Y、Z轴三个方向上的移动。

优选的，所述探测器位置调节装置为多自由度位置调整平台，能够控制探测器在预定的X、Y、Z轴三个方向上移动。

优选的，所述探测器位置调节装置还能够控制探测器绕Y轴和Z轴转动。

优选的，所述X射线荧光光谱仪还包括控制器，该控制器用于控制所述样品台位置调节装置和所述探测器位置调节装置的移动以及所述探测器的探测。

本实用新型的有益效果包括：(1)本实用新型设计的基于双导管调控器件的X射线荧光谱仪不仅可以进行样品表面元素组分及含量分析，还可以无损的深入样品内部进行元素组分及微区元素空间分布分析。(2)本实用新型设计的X射线荧光谱仪，操作自动化程度高，配合相应的控制软件可以实现按设定路径扫描及表面自适应扫描等自动化操作。相比于传统的手动或半自动化设备，本实用新型具有更好的操作便利性和测量精度。(3) 本实用新型机械结构简单、操作方便、可靠性高。

应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本实用新型所要求保护内容的限制。

附图说明

参考附图，本实用新型更多的目的、功能和优点将通过本实用新型实施方式的如下描述得以阐明，在附图中：

图1是基于双导管调控器件的全自动X射线荧光光谱仪前视图。

图2基于双导管调控器件的全自动X射线荧光光谱仪后视图。

图3利用全自动X射线荧光光谱仪检测样品操作示意图。

图4利用全自动X射线荧光光谱仪检测样品内部某微区元素组分与空间含量分布操作示意图。

具体实施方式

下面，对本实用新型的优选实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本实用新型的实施方式仅仅是示例性的，并且本实用新型的技术精神及其主要操作不限于这些实施方式。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与根据本实用新型的方案密切相关的结构，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。

针对现有的样品表面元素组分分析技术只能对样品表面的分布状态进行检测，而无法达到样品实现元素组份及元素空间分布的全自动测量的问题，在本实用新型中提供一种基于双导管调控器件的全自动X射线荧光光谱仪，能够实现样品元素组份及元素空间分布的全自动测量，机械结构简单，操作便利，测量精度高。

图1和图2分别为基于双导管调控器件的全自动X射线荧光光谱仪的前视图和后视图。如图1所图2所示，该X射线荧光光谱仪包括底板13、X射线光源3(或称X射线管)、用于支撑X射线管的支架(如第一支架1、第二支架2和第三支架4)、会聚透镜夹具5、会聚透镜6、样品安装台(或称样品台)7、样品台位置调节装置8、平行束透镜9、平行束透镜夹具10、探测器11、探测器位置调节装置12、CCD摄像头14和CCD摄像头夹具。底板13为整个光谱仪的基座，第一支架1、第二支架2、第三支架4、样品台位置调节装置8、探测器位置调节装置12、CCD摄像头夹具15分别联接固定在底板13上。X射线光源3通过第一支架1、第二支架2、第三支架4经由卡箍进行固定。会聚透镜6设置在X射线管和样品台之间，通过会聚透镜夹具5与X射线光源相联接，共同构成X射线出射端，即X射线管发出的X射线经会聚透镜6出射到样品台。平行束透镜9设置在样品台7和探测器11之间，通过平行束透镜夹具10与探测器11相联接，共同组成X射线接收端，即来自样品的X射线经平行束透镜9到达探测器11。样品安装台7固定于样品台位置调节装置8上，样品台位置调节装置8通过控制器的设定可以实现对样品安装台7在三维方向(如X轴、Y轴、Z轴三个方向)的精确移动，实现对样品安装台7位置的调节，从而保证X射线出射端光斑与X射线接收端光斑重合形成的三维共聚焦微元精确定位于待测区域，此时探测器探测到的计数最大。探测器11通过螺栓联接固定于探测器位置调节装置12上，通过探测器位置调节装置12可以对探测器11的空间位置在至少三维方向(如X轴、Y轴、Z轴三个方向)进行精确调节。CCD摄像头14通过螺栓与CCD摄像头夹具15相联接，使得CCD摄像头14正好固定于样品安装台7的正下方，用于获取样品图像。

本实用新型实施例中，会聚透镜6可为包含数万根(如30-40万根)毛细子管的毛细管X光透镜，具有X射线汇聚功能。平行束透镜9可包含数万根(如30-40万根)毛细子管的毛细管X光透镜，可将发散的X射线汇聚成准平行束。

作为示例，样品台位置调节装置由3个高精度直线运动滑轨组成，可以实现X轴、Y轴、Z轴三个方向的精确移动。

探测器位置调节装置12可以是一个多自由度(如5自由度)精密调整平台，不仅能够在X轴、Y轴、Z轴三个方向上对探测器11位置进行精确调节，还可以控制探测器11绕Y轴和Z轴转动。此外，在本实用新型实施方式中，X射线荧光光谱仪可经由控制器来控制样品台位置调节装置8和探测器位置调节装置12的移动以及探测器11的探测，从而实现X射线荧光光谱仪对样品的全自动测量。

本实用新型的工作原理为，激发端(即出射端)X射线透镜焦点与探测端(即接收端)X射线透镜焦点重合可形成三维共聚焦结构(共聚焦微元)，当共聚焦结构调节完毕后，两个毛细管X光透镜保持不动，使样品在X-Y-Z轴三个方向进行移动，可获取样品元素的空间分布信息。通过样品在Z轴方向上的移动，可实现深度剖析，获取样品在深度方向上的元素分布、结构信息。通过样品在X-Y或者Y-Z、X-Z平面上移动，可分析样品在水平或者深度剖面的元素分布情况，获取水平或者剖面上的元素相关结构信息。通过样品在X-Y-Z三个维度上的移动，可分析样品的三维空间分布，重构样品中元素的三维空间分布。通过移动X射线出射端光斑与X射线接收端光斑重合形成的三维共聚焦微元从基本无计数的样品外区域到恰好计数开始增大到一定程度的样品表面的扫描方式，寻找样品表面位置，可以实现表面形貌分析。

实施例1

图3所示为本实用新型实施例1中利用全自动X射线荧光光谱仪对样品表面元素组分及含量进行检测的操作示意图。将待测样品16固定于样品安装台7上，样品台位置调节装置8和探测器位置调节装置12使得共聚焦微元的光斑位于待测样品16的表面位置某处。然后通过样品台位置调节装置8上下微调样品16的空间位置，使探测器11的计数率达到最大，以该点作为扫描起始点。如图3所示选取表面待测区域范围a*b，其中a和b分别为X轴和Y轴方向上的测量范围，根据测量要求，设定扫描终点，扫描步长及其它相关参数，完成扫描路径和扫描参数的设定。待完成所有参数设定，即可开始测量过程。此时全自动X射线荧光谱仪可对X轴方向长a，Y轴方向长b的平面区域按规划的路径自动进行逐点扫描测量。图3中示出了在测量过程中通过移动样品台使得光斑从位置17移动到位置18的情形。通过数据采集与处理软件的计算即可获得该平面区域的元素组分及分布情况。

实施例2

图4所示为本实用新型实施例2中利用全自动X射线荧光光谱仪对样品内部某微区空间元素组分及分布进行检测的操作示意图。将待测样品16 固定于样品安装台7上，调节样品台位置调节装置8和探测器位置调节装置12使共聚焦微元的光斑位于待测样品16的表面以内某处，以该点作为扫描起始点。在样品表面以内选取一个尺寸为l*m*n的长方体空间区域，其中l,m和n分别为X轴,Y轴和Z轴方向上的测量范围。根据测量要求，设定扫描终点，扫描步长及其它相关参数，即可完成扫描路径和扫描参数的设定。待完成所有参数设定，即可开始测量过程。此时全自动X射线荧光谱仪可对X轴方向长l，Y轴方向长m，Z轴方向长n的长方体微区按规划的路径自动进行逐点扫描测量。通过数据采集与处理软件的计算即可获得该长方体微区的元素组分及分布情况。

本实用新型如上设计的基于双导管调控器件的全自动X射线荧光谱仪不仅可以进行样品表面元素组分及含量分析，还可以无损的深入样品内部进行元素组分及微区元素空间分布分析，而传统的X射线荧光谱仪只能进行样品表面元素组分及含量分析。此外，本实用新型设计的全自动X射线荧光谱仪，操作自动化程度高，配合相应的控制软件可以实现按设定路径扫描及表面自适应扫描等自动化操作。相比于传统的手动或半自动化设备，本实用新型具有更好的操作便利性和测量精度。进一步地，本实用新型机械结构简单、操作方便、可靠性高。

如上针对一个实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用，和/或与其它实施例中的特征相结合或替代其它实施例中的特征使用。

结合这里披露的本实用新型的说明和实践，本实用新型的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本实用新型的真正范围和主旨均由权利要求所限定。