使用X射线荧光进行生物分析物研究的装置和方法与流程

背景技术

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背景技术：

1、x射线x射线荧光(xrf)是从已通过例如暴露于高能x射线或伽马射线而被激发的材料发射特征x射线。如果原子暴露于光子能量大于电子电离势的x射线或伽马射线，则原子内轨道上的电子可能会被弹出，从而在内轨道上留下空位。当原子外轨道上的电子弛豫以填充内轨道上的空位时，会发射x射线(荧光x射线或二次x射线)。发射的x射线的光子能量等于外轨道和内轨道电子之间的能量差。

2、对于给定的原子，可能的弛豫数是有限的。如图1a所示，当l轨道上的电子弛豫以填充k轨道上的空位(l→k)时，荧光x射线称为k。来自m→k弛豫的荧光x射线称为k。如图1b所示，来自m→l弛豫的荧光x射线称为lα，依此类推。

3、分析荧光x射线光谱可以识别样品中的元素，因为每种元素都具有特征能量的轨道。可以通过对光子的能量进行分类(能量色散分析)或通过分离荧光x射线的波长(波长色散分析)来分析荧光x射线。每个特征能量峰的强度与样品中每种元素的含量直接相关。

4、在能量色散分析中可以使用比例计数器或各种类型的固态检测器(pin二极管、si(li)、ge(li)、硅漂移检测器sdd)。这些探测器基于相同的原理：入射的x射线光子电离大量的检测器原子，产生的电荷载流子的数量与入射的x射线光子的能量成正比。对电荷载流子进行收集和计数以确定入射的x射线光子的能量，并且对于下一个入射的x射线光子，该过程会重复进行。在检测到许多x射线光子之后，可以通过计数x射线的光子数作为其能量的函数来编制光谱。

技术实现思路

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技术实现要素：

1、本文公开了一种装置，所述装置包括：x射线源；x射线检测器；其中所述x射线源被配置为以掠射角将x射线束导向一表面，在所述掠射角处所述x射线束被所述表面进行全外反射；其中第一生物分析物被固定于所述表面上，并且第一元素被附接于所述第一生物分析物上；其中所述x射线束能够引起所述第一元素的特征x射线的发射；其中所述x射线检测器被配置为接收所述第一元素的所述特征x射线，但不接收被所述表面反射的所述x射线束。

2、根据实施例，所述装置还包括所述表面。

3、根据实施例，所述表面是衬底的外表面。

4、根据实施例，所述表面是厚度小于10微米的膜的外表面。

5、根据实施例，所述膜是金属膜。

6、根据实施例，所述膜是外延硅膜。

7、根据实施例，来自所述x射线源的入射到所述表面上的x射线束无不在所述表面处发生全外反射。

8、根据实施例，所述装置还包括位于所述x射线源前方的狭缝或准直器。

9、根据实施例，导向所述表面的所述x射线束是扇形束。

10、根据实施例，导向所述表面的所述x射线束是准直束。

11、根据实施例，所述x射线检测器被配置为通过确定所述第一元素的所述特征x射线的光子能量来检测所述第一元素。

12、根据实施例，所述x射线检测器被配置为对所述第一元素的所述特征x射线的光子数进行计数。

13、根据实施例，所述表面不在与液体的界面处。

14、根据实施例，所述第一生物分析物是蛋白质或核酸。

15、根据实施例，所述第一元素通过配体被附接于所述第一生物分析物上。

16、根据实施例，所述装置还包括所述第一生物分析物。

17、根据实施例，所述装置还包括滤波器，所述滤波器被配置为防止具有高于阈值的能量且由所述x射线源发射的x射线光子到达所述表面。

18、根据实施例，所述x射线检测器被配置为不区分所述x射线束的光子和所述第一元素的所述特征x射线的光子。

19、根据实施例，所述第一元素具有大于20的原子数。

20、根据实施例，所述第一元素具有大于26的原子数。

21、根据实施例，所述x射线束能够引起被附接到固定于所述表面的第二生物分析物的第二元素的特征x射线的发射。

22、根据实施例，所述x射线检测器被配置为接收所述第一元素的所述特征x射线和所述第二元素的所述特征x射线的组合。

23、根据实施例，所述x射线检测器被配置为通过确定所述第二元素的所述特征x射线的光子能量来检测所述第二元素。

24、本文公开了一种方法，所述方法包括：将x射线束以掠射角导向一表面，使得所述x射线束被所述表面进行全外反射，其中第一生物分析物被固定于所述表面上，并且所述第一元素被附接于所述第一生物分析物上，并且其中所述x射线束引起所述第一元素的特征x射线的发射；用x射线检测器接收所述第一元素的所述特征x射线，但不接收被所述表面反射的所述x射线束。

技术特征：

1.一种装置，包括：

2.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括所述表面。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述表面是衬底的外表面。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述表面是厚度小于10微米的膜的外表面。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述膜是金属膜。

6.根据权利要求4所述的装置，其中，所述膜是外延硅膜。

7.根据权利要求1所述的装置，其中，来自所述x射线源的入射到所述表面上的x射线束无不在所述表面处发生全外反射。

8.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括位于所述x射线源前方的狭缝或准直器。

9.根据权利要求1所述的装置，其中，导向所述表面的所述x射线束是扇形束。

10.根据权利要求1所述的装置，其中，导向所述表面的所述x射线束是准直束。

11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述x射线检测器被配置为通过确定所述第一元素的所述特征x射线的光子能量来检测所述第一元素。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述x射线检测器被配置为对所述第一元素的所述特征x射线的光子数进行计数。

13.根据权利要求1所述的装置，其中，所述表面不在与液体的界面处。

14.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一生物分析物是蛋白质或核酸。

15.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一元素通过配体被附接于所述第一生物分析物上。

16.根据权利要求2所述的装置，所述装置还包括所述第一生物分析物。

17.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括滤波器，所述滤波器被配置为防止具有高于阈值的能量且由所述x射线源发射的x射线光子到达所述表面。

18.根据权利要求1所述的装置，其中，所述x射线检测器被配置为不区分所述x射线束的光子和所述第一元素的所述特征x射线的光子。

19.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一元素具有大于20的原子数。

20.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一元素具有大于26的原子数。

21.根据权利要求1所述的装置，其中，所述x射线束能够引起被附接到固定于所述表面的第二生物分析物的第二元素的特征x射线的发射。

22.根据权利要求21所述的装置，其中，所述x射线检测器被配置为接收所述第一元素的所述特征x射线和所述第二元素的所述特征x射线的组合。

23.根据权利要求21所述的装置，其中，所述x射线检测器被配置为通过确定所述第二元素的所述特征x射线的光子能量来检测所述第二元素。

24.一种方法，包括：

25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述x射线检测器被配置为通过确定所述第一元素的所述特征x射线的光子能量来检测所述第一元素。

26.根据权利要求24所述的方法，其中，所述x射线检测器被配置为对所述第一元素的所述特征x射线的光子数进行计数。

27.根据权利要求24所述的方法，其中，所述x射线检测器被配置为不区分所述x射线束的光子和所述第一元素的所述特征x射线的光子。

28.根据权利要求24所述的方法，其中，所述第一生物分析物是蛋白质或核酸。

29.根据权利要求24所述的方法，其中，所述第一元素通过配体被附接于所述第一生物分析物上。

30.根据权利要求24所述的方法，其中，所述第一元素具有大于20的原子数。

31.根据权利要求24所述的方法，其中，所述第一元素具有大于26的原子数。

32.根据权利要求24所述的方法，其中，所述表面不在与液体的界面处。

33.根据权利要求24所述的方法，其中，来自所述x射线源的入射到所述表面上的x射线束无不在所述表面处发生全外反射。

34.根据权利要求24所述的方法，其中，所述表面是衬底的外表面。

35.根据权利要求24所述的方法，其中，所述表面是厚度小于10微米的膜的外表面。

36.根据权利要求35所述的方法，其中，所述膜是金属膜。

37.根据权利要求35所述的方法，其中，所述膜是外延硅膜。

38.根据权利要求24所述的方法，其中，所述x射线束引起被附接到固定于所述表面的第二生物分析物的第二元素的特征x射线的发射。

39.根据权利要求38所述的方法，其中，所述x射线检测器接收所述第一元素的所述特征x射线和所述第二元素的所述特征x射线的组合。

40.根据权利要求38所述的方法，其中，所述x射线检测器被配置为通过确定所述第二元素的所述特征x射线的光子能量来检测所述第二元素。

技术总结
本文公开了一种装置，所述装置包括：X射线源(101)；X射线检测器(100)；其中所述X射线源(101)被配置成以掠射角(108)将X射线束(102)导向一表面(104)，在所述掠射角(108)处所述X射线束(102)被所述表面(104)进行全外反射；其中第一生物分析物(910)被固定于所述表面(104)上，并且第一元素(911)被附接于所述第一生物分析物(910)上；其中所述X射线束(102)能够引起所述第一元素(911)的特征X射线(109)的发射；其中所述X射线检测器(100)被配置为接收所述第一元素(911)的所述特征X射线(109)，但不接收被所述表面(104)反射的所述X射线束(102)。

技术研发人员：曹培炎,刘雨润
受保护的技术使用者：深圳帧观德芯科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13