用于在X射线荧光光谱仪中封闭样本室的输入开口的装置的制作方法

本发明涉及一种封闭装置，用于借助于能在线性引导件上横向移动到输入开口上的滑块气密地封闭x射线分析设备、尤其是x射线荧光光谱仪的样本室的输入开口。

背景技术：

1、这种封闭装置已从公开文件jp 6077812 b2(＝参考文献[1])中已知。

2、现有技术

3、本发明一般地涉及x射线分析设备的领域并且尤其涉及用于气密地封闭诸如x射线荧光光谱仪的x射线分析设备的样本室的输入开口的封闭装置。

4、在大多数x射线荧光光谱仪中，在测量室中用x射线激励样本。被激励的样本发出特征x射线，通过不同x射线光部件的系统或者借助能量色散的检测器对该特征x射线进行分析，以确定样本中的元件的浓度。

5、为了使x射线辐射沿着x射线辐射的射线路径尽可能少地衰减，射线路径处于真空下或处于吸收性小的和化学惰性的气氛(例如he或n2)中。由于通常也检查不能够在负压下测量的易挥发的样本(例如液体)，所以为了用惰性气体冲洗测量室，在测量室中产生通常相对于外部气氛而言相对较小的过压。因此合适的测量室必须具有受控的封闭，以便样本通过或多或少自动化的操作系统或用手被带到测量位置并且接着防辐射地封闭，以及此外至少在测量期间不仅可以真空密封地而且可以过压密封地保持封闭。

6、例如在bruker corporation，billerica(美国马萨诸塞州)的x射线荧光光谱仪“s8 tiger series2”中示出用于借助于滑块将输入开口气密封闭的封闭装置，参见2021年10月22日的https：//www.bruker.com/de/products-and-solutions/elemental-analyzers/xrf-spectrometers/s8-tiger.html(＝参考文献[2])。

7、在tiger中，滑块在引导道中通过线性运动在样本的输入开口上移动。引导道被实施成使得滑块在端部位置中通过重力压到输入开口的密封件上。在样本室抽真空时，由于压力差而产生力，该力导致输入开口的密封。滑块的线性运动通过在直流电-变速马达(dc-变速马达)上的杠杆实现。

8、然而在此不利的是，滑块仅通过其自重被压到输入开口的密封件上，由此过压密封性仅被确保直至相对于外部气氛的非常小的压差。此外，当用惰性气体冲洗样本室时，会损失大量惰性气体，由此运行成本增加。

9、用于借助滑块气密地封闭输入开口的封闭装置的其他示例例如在以下找到：x射线荧光光谱仪“s2 puma 2”系列，参见2021年10月22日的https：//www.bruker.com/en/products-and-solutions/elemental-analyzers/xrf-spectrometers/s2-puma-series2.html(＝参考文献[3])，

10、x射线荧光光谱仪“s2 polar”，参见2021年10月22日的https：//www.bruker.com/en/products-and-solutions/elemental-analyzers/xrf-spectrometers/s2-polar.html(＝参考文献[4])，

11、x射线荧光光谱仪“s6 jaguar”，参见2021年10月22日的https：//www.bruker.com/en/products-and-solutions/elemental-analyzers/xrf-spectrometers/s6-jaguar.html(＝参考文献[5])，

12、全部来自bruker corporation，billerica(美国马萨诸塞州)。

13、puma、polar和jaaguar的一般设计类似于参考文献[2]中的tiger。在此，滑块的线性运动通过齿条传动机构实现并且滑块在闭合位置(端部位置)中附加地借助电磁体向下被拉到输入开口的密封件上。

14、在具有电磁体的解决方案的缺点是，电磁体的调校通常非常繁琐。在磁场中的缺陷或不规则性会妨碍或甚至阻碍输入开口的可靠封闭时，重新调校电磁体经常可能是相当困难且耗时的。

15、在现有技术中已知另外的封闭装置，封闭装置设有枢转机构或活盖机构。

16、如此配备的光谱仪也可以设有样本转换器，其中，所述样本室能够通过可移动的抓持臂加载样本。接着输入开口被封闭盖遮盖。封闭盖紧固在连接板上，该连接板可以通过转向轮枢转。

17、由所述现有技术构成的封闭装置的缺点是，所述枢转或活门机构在相应的设计方案中由于所设置的可枢转性常常会占据许多空间以及通常相对复杂地构成并且因此对于其制造和以后的维护造成不可忽略的成本。

18、特别不利的是，因为盖仅安装在上面，所以该盖不是完全平行于密封环布置并且还可能稍微滑动并且因此大多数情况下仅确保小的过压密封性。

19、开头所引用的参考文献[1]描述了一种仅能横向移动的滑块，用于气密地封闭可运输的样本保持器的样本室的输入开口。测量和样本制备在不同的真空环境中执行。为了样本制备，在降低的大气压力下将样本引入样本保持器。然后滑块封闭样本保持器的开口。这通过使滑块在样本保持器上横向运动来实现。在样本保持器上布置有留空部，处于上面的滑块通过其自身的重量下降到留空部中。由此封闭样本保持器的样本室并且产生一定的初始密封性。样本保持器然后从具有减小的大气压力的环境中被提取并且在普通的外部气氛下被运输到光谱仪。由样本保持器的样本室中的面积和通常的外部气氛与人工产生的气氛的压力差产生的力被作为密封力作用到滑块上。将样本保持器插入到光谱仪的测量室中并且然后将测量室抽真空。然后可以用马达驱动地打开滑块并且例如开始xrf测量。

20、这里同样不利的是，以可靠的过压密封性来封闭样本室又只能够在有限的程度上实现。然而恰好在测量液态样本时，实际上总是需要将样本室保持在保护气体气氛下。在真空下测量液态样本通常是非常困难的，通常是完全不可能的，因为取决于液态样本的溶剂，在真空下所述液态样本的沸点总是降低并且液态样本在其表面上转化为气相。

21、此外，由于在空间上彼此分离的不同环境中一方面进行样本制备和另一方面进行测量，因此测量可能变得困难。

22、发明任务

23、本发明的任务在于，在开头所述类型的封闭装置中，为了气密地封闭x射线荧光光谱仪的样本室的输入开口，利用不昂贵的、可容易获得的或可供使用的技术器件这样构造可以横向移动到输入开口上的滑块，使得滑块可以以简单的方式和方法可靠地不仅真空密封地而且过压密封地封闭样本的输入开口。

技术实现思路

1、该任务通过本发明以同样出人意料地简单且有效的方式由此解决，即，滑块包括封闭板以及滑座，该滑座被构造成使得该滑座能够在线性引导件上移动到样本室的输入开口上，所述线性引导件布置在与样本室固定连接的基板上；所述封闭板与所述滑座通过转向元件铰接地连接，其中，所述转向元件在碰撞刚性地与所述基板连接的端部止挡时，将所述滑座的横向运动转向成与其垂直的运动，以将所述封闭板按压到所述输入开口上；并且所述滑块能够由驱动马达用马达驱动地在横向运动中在所述线性引导件上移动，所述驱动马达经由驱动器件与所述滑座连接。

2、因此本发明提出，这样设计封闭装置的滑块，使得滑块上的横向运动转向成垂直于该横向运动的运动并且由此样本室的输入开口(“样本室开口”)不仅可以真空密封地而且可以相对于在样本室内部的过压相对于外部气氛密封地封闭。

3、为此所述滑块包括封闭板和滑座。滑座可以沿着线性引导件移动。线性引导件布置在基板上。基板固定地与样本室连接。滑座(并且因此还有封闭板)能够经由样本室的输入开口以线性运动来移动。然后封闭板处于样本室的输入开口上方(在封闭位置中)。

4、此外，封闭板与滑座可运动地、尤其铰接地经由转向元件(“连接杆”)连接。

5、基板包括与其刚性连接的端部止挡(“止挡点”)。滑座横向地移动或移位到封闭位置中。然后转向元件与端部止挡碰撞。滑座继续移动，由此所述可运动的转向元件运动。这种运动被传递到封闭板上。封闭板的运动垂直于滑座的横向运动进行。转向元件因此将滑座的横向运动转向成封闭板的垂直运动。封闭板然后均匀地按压或挤压到输入开口上。按压运动是向上还是向下进行还取决于x射线分析设备的各几何形状并且对于本发明不重要。

6、在此作用到输入开口上的力可以通过滑座的移动的路段长度和由此引起的转向元件相对于基板的端部止挡的运动来设定。如果滑座运动离开端部止挡，则封闭板从输入开口抬起并且释放输入开口上的压力。

7、备选地，也可以取代使转向元件朝向端部止挡运动，使封闭板朝向基板的凸起移动。在这种情况下，转向元件同样将滑座的横向运动转向成封闭板到输入开口上的垂直运动。

8、滑块通过驱动马达在线性引导件上横向移动。驱动马达通过驱动器件与滑块的滑座连接。通过驱动马达可以实现均匀的移动并且封闭板在样本室的输入开口上的压紧力可以被设定到所期望的程度。

9、封闭装置被构造成使得不仅对于滑块的封闭板的横向运动而且对于与其垂直施加的运动仅需要一个且同一个驱动马达。因此，使得样本室的输入开口由封闭板覆盖和打开的运动以及使得封闭板压到样本室的输入开口上并且从样本室的输入开口抬起的运动仅通过唯一的有源元件、即驱动马达来实施。结构的大小、尤其是结构高度由此可以保持得小。此外可以节省另外的驱动马达并且由此降低成本。

10、本发明的优选实施方式和改进方案

11、在根据本发明的监控装置的优选类别的实施方式中规定，所述转向元件的至少一部分被构造为转动杆，尤其被构造为优选弯曲的刚性杆，所述刚性杆围绕刚性轴可转动地支承在所述滑座上。

12、通过转动杆，滑座的横向运动可以特别好地转向成与之垂直的运动。此外，转动杆能够通过滑座的横向运动特别精确且限定地将作用在其上的力传递到封闭板上。

13、在该类别的实施方式的有利的改进方案中还规定，转动杆具有带有长孔的区段，与封闭板刚性连接的销嵌接到该长孔中。

14、长孔用作用于销的引导元件。通过长孔和嵌接到长孔中的销，转动杆和封闭板可以彼此相对移动并且相应地被调校以及补偿公差。

15、备选地或补充地，在其他改进方案中，封闭板可以矩形地成形并且转向元件包括至少三个转动杆。

16、矩形成形的封闭板在制造上是有利的并且可以特别简单地以线性运动来移动。此外，这种矩形成形的封闭板可以特别均匀地挤压到样本室的输入开口上。

17、所述至少三个转动杆实现的是，用于将封闭板按压到输入开口上的垂直运动平行地运行并且将封闭板的压紧力均匀地分布到输入开口上。注意的是，所述至少三个转动杆安设在所述封闭板和所述滑座上，使得封闭板在所述输入开口上的压紧力围绕所述输入开口的环周尽可能均匀。因此尤其在封闭板为圆形的情况下，三个转动杆是有利的；在封闭板矩形成形的情况下，四个分别布置在封闭板的角上的转动杆对于均匀的压紧力是更有利的。

18、根据本发明的封闭装置的如下实施方式同样是优选的，其中，线性引导件包括导轨，所述导轨尤其布置在基板中或上。

19、通过导轨可实现滑座的特别精确的、均匀的且可靠的运动。

20、以下实施方式也是有利的，其中，存在用于沿垂直于封闭板的横向运动的方向引导封闭板的运动的垂直引导装置。

21、以这种方式，封闭板的垂直运动能够可靠地引导并且防止在垂直运动时的可能滑动。此外，通过竖直的引导装置可以将封闭板非常精确地降低到输入开口上并且从输入开口抬起。

22、在另外的优选的实施方式中，在封闭板和滑座之间布置有弹簧元件，借助所述弹簧元件将封闭板和滑座以确定的距离彼此保持分开。

23、由此可靠地防止封闭板在滑座的横向运动中已经与输入开口或者安设在基板上的另外的构件碰撞或者接触。

24、此外，本发明的以下优选实施方式是优选的，这些实施方式的特征在于，止挡销安设在封闭板上，该封闭板通过该止挡销碰撞基板上或基板中的止挡，或者反之亦然。

25、止挡销可以容易地安设在封闭板上。在封闭板的横向运动中时，止挡销能够特别精确地碰撞所述止挡。横向运动在碰撞之后通过转向元件转向到封闭板的与之垂直的运动。

26、根据本发明的封闭装置的以下实施方式同样是有利的，其中，驱动马达被实施为电动马达，优选为步进马达。

27、这在实践中可以特别简单地实现。具有封闭板的滑块可以以这种方式精确地、尤其在空间上非常目标精确地运动。

28、特别优选的是根据本发明的封闭装置的一类以下实施方式，这些实施方式的特征在于，驱动马达与滑座连接所经由的驱动器件包括齿形皮带传动件和/或传动链和/或推杆和/或丝杆和/或液压滑块和/或气动缸。

29、在该类实施方式的有利改进方案中，齿形皮带传动件或传动链通过驱动转向轮和皮带盘运行。

30、通过驱动转向轮，驱动马达的驱动运动可以传递到齿形皮带传动件或者传动链和驱动马达上。由此所述驱动马达能够灵活地定位并且减小封闭装置的空间需求。齿形皮带传动件或传动链通过皮带盘和驱动转向轮被张紧。

31、此外，这些改进方案的变型方案是有益的，其中，驱动转向轮和/或皮带盘通过弹簧元件相对于基板、尤其相对于引导件在朝向滑座的方向上弹性地支承并且优选以限定的力张紧。

32、通过弹簧张紧，齿形皮带传动件或传动链可以以限定的力自动地张紧。即使齿形皮带传动件或传动链发生扭曲，弹簧的预紧也保持不变。此外，由此可以相对简单地补偿由于齿形皮带传动件或传动链的伸长引起的磨损。

33、同样优选的是根据本发明的封闭装置的以下实施方式，其中，封闭板和/或样本室在围绕输入开口的区域中具有密封元件，所述密封元件尤其是被构造为密封环并且必要时被构造成与之配合的槽或密封面作为配合件。

34、由此，样本室可以特别有效地不仅过压密封地而且真空密封地被封闭。

35、包括用于气密地封闭样本室的输入开口的上述类型的根据本发明的封闭装置的x射线分析设备、尤其是x射线荧光光谱仪也属于本发明的范围。

36、以这种方式，可以使用x射线分析设备来执行测量，其中，样本室将要保持在真空下(例如，在固态样本的情况下)以及处于压力下(例如，用于测量液体)。根据本发明的封闭装置的结构具有特别小的结构高度并且因此可特别节省空间地使用。由此又可以减少配备有本发明的x射线分析设备的总空间需求。

37、同样属于本发明范围的是一种用于运行根据本发明的如上所述的封闭装置或同样如上所述的x射线分析设备的方法，该方法的特征在于，封闭板的运动以确定的、预设的、不可变的顺序实施。

38、在向前运动时，滑座与封闭板一起横向移动，直至封闭板处于输入开口上方并且转向元件碰撞在与基板连接的止挡上。通过转向元件将作用到滑座上的横向运动转换成与所述横向运动垂直的、作用到封闭板上的运动。在往回运动中，之前描述的步骤以相反的顺序进行。向前和往回运动以及横向运动和与其垂直的运动可以通过仅仅唯一的驱动马达来实现。

39、本发明的其他优点由说明书和附图得出。同样，前面所述的和还将进一步实施的特征根据本发明可以分别单独地或多个任意组合地使用。所示出的和所描述的实施方式不应理解为最终的列举，而是更确切地说具有用于描述本发明的示例性特征。