專利名稱：一種便攜式x射線熒光儀的激發(fā)源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種應(yīng)用于便攜式X射線熒光儀的新型激發(fā)源，由小型X射線管及其供電電路構(gòu)成。適用于放射性勘探的野外現(xiàn)場X射線熒光測量，可進行現(xiàn)場多元素分析。
便攜式X射線熒光儀是在野外現(xiàn)場進行元素測定的一種儀器。它通過記錄元素受X或軟y射線激發(fā)時放出的X射線熒光的能量和照射量率，定性和定量測定元素?，F(xiàn)行儀器使用55Fe、238Pu、241Am或109Cd等放射性核素作激發(fā)源，這種激發(fā)源體積小，不耗電，但存在明顯不足，主要是(1)對環(huán)境有放射性污染，不便攜帶和防護，不符合有關(guān)環(huán)境保護要求；(2)出于放射性防護的考慮以及制作上的困難，放射性核素源的活度不能太大，因而激發(fā)效率低，分析檢出限差，在幾百ppm以上；(3)55Fe、109Cd(半衰期分別為2.7和1.3年)等放射性核素源壽命較短，射線照射量率的長期穩(wěn)定性較差。
X射線管是一種性能優(yōu)良的X射線源，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療透視、工業(yè)探傷及元素分析等領(lǐng)域。用于元素分析的室內(nèi)大型X射線譜儀即使用了X射線管作為X射線源。這種X射線源的射線照射量率高，長期穩(wěn)定性好，能量可調(diào)且關(guān)閉電源即無射線產(chǎn)生，性能好，使用安全方便。但室內(nèi)儀器所使用的X射線管功率大，工作時須用循環(huán)水冷卻或短時間間斷工作，尚不能直接應(yīng)用于便攜式儀器。
參見1.Eugene P.Bertin，1975，Principles and Practiceof X－Ray Spectrometric Analysis。
2.Outkumpu Electronics(Finland)，1988，X－MET XRF Analyzers。
3.西安海通原子能應(yīng)用研究所，1991，HITOP900便攜式X熒光分析儀。
針對現(xiàn)有便攜式X射線熒光儀放射性核素激發(fā)源存在的對環(huán)境有放射性污染、激發(fā)效率低、射線照射量率的長期穩(wěn)定性較差等問題，本實用新型的目的在于，采用新型激發(fā)源，有效地克服由此給便攜式X射線熒光儀帶來的不便攜帶和防護、分析檢出限差等缺陷。
本實用新型為新型便攜式X射線熒光儀激發(fā)源，它由兩部分構(gòu)成，即X射線管和供電電源。X射線管由燈絲、陰極、柵極、陽極(靶)、防濺射筒及管體等組成，運行功率低，陽極采用自然冷卻方式，無需特殊冷卻裝置，體積小，重量輕。X射線管結(jié)構(gòu)參見圖1。供電電源分為高壓產(chǎn)生電路和低壓穩(wěn)壓穩(wěn)流電路兩部分。高壓產(chǎn)生電路由低壓穩(wěn)壓電路、激勵電路、非變壓器升壓電路、變壓整流濾波電路及取樣反饋電路組成，產(chǎn)生0～40KV和0～200V連續(xù)可調(diào)且穩(wěn)定的陽極高壓和陰極調(diào)制電壓以及0～500μA連續(xù)可調(diào)且穩(wěn)定的X射線管電流。低壓穩(wěn)壓穩(wěn)流電路將輸入低壓穩(wěn)壓并穩(wěn)流后提供給X射線管燈絲。參見圖2。
本實用新型具有如下優(yōu)點(1)用小型X射線管作為射線源，停機即無射線產(chǎn)生，便于攜帶，對環(huán)境無放射性污染，符合環(huán)保要求；
(2)X射線的照射量率高且可調(diào)，最高比常用放射性核素激發(fā)源高2～3個量級，能量可調(diào)，故激發(fā)效率高，可使儀器的分析檢出限改善一個量級以上；(3)X射線照射量率的長期穩(wěn)定性好，優(yōu)于0.5％／8小時；(4)X射線管采用自然冷卻方式，供電電路簡單，整個裝置體積小，重量輕，適用于便攜式儀器；
圖1.X射線管結(jié)構(gòu)圖。圖中1－燈絲，2－陰極，3－柵極，4－陽極，5－防濺射筒，6－防濺射筒X射線出射窗，7－管體，8－管體X射線出射窗。
圖2.X射線管電源電路圖。圖中1－低壓穩(wěn)壓電路，2－激勵電路，3－非變壓器升壓電路，4－變壓整流濾波電路，5－取樣反饋電路，6－低壓穩(wěn)壓和穩(wěn)流電路。
X射線管采用旁熱側(cè)窗式。陰極2被燈絲1加熱發(fā)射電子，電子在陽極4(正高壓HV1)和柵極3(接地)之間的電場中加速，轟擊靶(即陽極)4，產(chǎn)生X射線，射線穿過防濺射筒出射窗6和管體出射窗8射出。溫度升高后濺射出的靶物質(zhì)將被防濺射筒5阻擋，而不濺射在管體7上，防止管體7的絕緣度降低，以延長X射線管的使用壽命。靶(即陽極)4由熔點高、原子序數(shù)較大的物質(zhì)W制成。X射線管運行功率低于4瓦，陽極采用自然冷卻方式，無需特殊冷卻裝置，管體體積Φ30×90mm。
供電電源的激勵電路2由CMOS非門構(gòu)成，輸出頻率為20KHz的方波，用以推動和控制非變壓器升壓電路工作在開關(guān)狀態(tài)。非變壓器升壓電路3由開關(guān)管、阻尼二極管、整流二極管、電容和高壓變壓器初級線圈組成，利用開關(guān)管在截止期間產(chǎn)生的反峰電壓以及自舉升壓提高變壓器初級線圈上的脈沖電壓幅度，使其達到供電電壓的約14～16倍，大大降低變壓器次級繞組的匝數(shù)，縮小變壓器的體積。用變壓整流濾波電路4將幾百伏的脈沖電壓升壓至40KV，并將其整流和濾波成直流高壓(HV1)。高壓產(chǎn)生電路的另一輸出為200V的直流電壓(HV2)，用于調(diào)制陰極電位，控制X射線管電子束流，以調(diào)節(jié)X射線照射量率。該電路采用一體化器件。取樣反饋電路從高壓(HV1)輸出端取樣，反饋至低壓穩(wěn)壓電路1，經(jīng)與基準(zhǔn)比較放大后調(diào)節(jié)和穩(wěn)定高壓輸出。低壓穩(wěn)壓電路1采用集成開關(guān)穩(wěn)壓器。低壓穩(wěn)壓和穩(wěn)流電路6為燈絲提供穩(wěn)定的電壓和電流，亦使用集成電路器件。電路采用先進的微電子學(xué)器件，簡單輕便，轉(zhuǎn)換效率高，性能穩(wěn)定。
將這種激發(fā)源采用分離方式分別裝置于便攜式X射線熒光儀的探頭和操作臺中，可以成功地進行野外現(xiàn)場測量，有效地克服了現(xiàn)有便攜式X射線熒光儀的缺陷。
權(quán)利要求1.一種用于便攜式X射線熒光儀的激發(fā)源，其特征在于該激發(fā)源由小型低功率X射線管和高效率、穩(wěn)定和輕便的供電電源構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述，X射線管特征在于由燈絲、陰極、柵極、陽極(靶)、防濺射筒及管體等組成，運行功率小，低于4瓦，陽極采用自然冷卻方式，無需特殊冷卻裝置，管體體積小，為Φ30×90mm，重量輕。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述，供電電源特征在于由高壓產(chǎn)生電路和低壓穩(wěn)壓穩(wěn)流電路構(gòu)成。其中高壓產(chǎn)生電路由低壓穩(wěn)壓電路、激勵電路、非變壓器升壓電路、變壓整流濾波電路及取樣反饋電路組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述，該激發(fā)源的特征在于X射線管和供電電源采用分離方式結(jié)合，即分別將X射線管和供電電源裝置于便攜式X射線熒光儀的探頭和操作臺中。
專利摘要本實用新型提供了一種用于便攜式X射線熒光儀的新型激發(fā)源，適用于放射性勘探的野外現(xiàn)場X射線熒光測量，可進行現(xiàn)場多元素分析。該激發(fā)源由小型低功率X射線管和高效率、穩(wěn)定和輕便的供電電源構(gòu)成，具有對環(huán)境無放射性污染，便于攜帶，符合環(huán)保要求，X射線的照射量率高、長期穩(wěn)定性好，能量可調(diào)等優(yōu)點，可使便攜式X射線熒光儀的分析檢出限改善一個量級以上。
文檔編號H01J35/00GK2134771SQ9222020
公開日1993年5月26日 申請日期1992年9月2日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月2日
發(fā)明者賈文懿, 周蓉生, 李國棟 申請人:成都地質(zhì)學(xué)院