專利名稱：能量色散x射線熒光光譜儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種熒光光譜儀，尤其涉及一種能量色散X射線熒光光譜儀。
背景技術(shù)：
能量色散X射線熒光光譜儀是利用X射線管發(fā)出的初級X射線激發(fā)試樣中的院子，測定由此產(chǎn)生的X射線的熒光的能量強度，根據(jù)各種元素特征X熒光光譜線的能量強度進行元素的定性和定量分析。目前能量色散X射線熒光光譜儀因具有無損傷，價格低廉，自動化程度高以及實現(xiàn)了多元素同時分析等特點而被普遍采用，但現(xiàn)有能量色散X射線熒光光譜儀普遍存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作繁瑣，不便搬運和移動等問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、光路分布合理，操作簡便快捷，易于搬運和攜帶的能量色散X射線熒光光譜儀，從而克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實用新型采用了如下技術(shù)方案一種能量色散X射線熒光光譜儀，其特征在于它包括置于一殼體中的X射線發(fā)射源、鐳射棒、探測單元、濾波器輪盤及其驅(qū)動裝置、分析單元和控制單元，所述X射線發(fā)射源、鐳射棒、探測單元、濾波器輪盤及其驅(qū)動裝置、分析單元和控制單元均由電源供電，且X 射線發(fā)射源與電源之間還串接有激發(fā)源，所述X射線發(fā)射源、鐳射棒、探測單元、驅(qū)動裝置分別與分析單元連接，且至少所述分析單元由控制單元控制。所述殼體的頭部優(yōu)選采用中空金屬構(gòu)件，所述探測單元和鐳射棒分別安裝于該中空金屬構(gòu)件內(nèi)壁上的探測單元安裝孔和鐳射棒安裝孔中。所述中空金屬構(gòu)件內(nèi)壁上還固定連接一固定座，該固定座上設(shè)有驅(qū)動裝置安裝孔和X射線發(fā)射源安裝孔，所述驅(qū)動裝置與濾波器輪盤固定連接。所述驅(qū)動裝置采用步進電機，該步進電機的電機軸垂直穿設(shè)于濾波器輪盤的孔心內(nèi)。所述電源為設(shè)于殼體中的便攜式電源。所述分析單元采用多道脈沖幅度分析系統(tǒng)，其包括集成設(shè)置的峰值保持模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、死時間補償模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、通訊控制模塊和外圍接口模塊，所述峰值保持模塊經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與數(shù)據(jù)處理模塊連接，所述數(shù)據(jù)處理模塊經(jīng)通訊控制模塊與外圍接口模塊連接，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊分別與數(shù)據(jù)處理模塊和外圍接口模塊連接，所述死時間補償模塊與數(shù)據(jù)處理模塊連接，同時，所述峰值保持模塊和外圍接口模塊還分別與探測單元和包含控制單元和受控光譜組件在內(nèi)的外圍設(shè)備連接，所述受控光譜組件包括驅(qū)動裝置。所述固定座上還連接有準直器，當(dāng)該濾波器輪盤在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動設(shè)定角度時，X射線發(fā)射源發(fā)出的射線垂直穿過分布于該濾波器輪盤上的選定濾波窗口，并垂直進入準直器。[0012]所述控制單元采用PDA。優(yōu)選的，所述殼體采用便攜式殼體，且該殼體上還設(shè)有電源開關(guān)和微動開關(guān)，所述電源開關(guān)設(shè)置于為所述X射線發(fā)射源、鐳射棒、探測單元、驅(qū)動裝置、分析單元和控制單元供電的供電電路上，所述微動開關(guān)設(shè)置在分析單元的電路結(jié)構(gòu)中或其供電電路上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點至少在于(1)通過采用將探測單元、發(fā)射源等器件設(shè)于一金屬中空構(gòu)件中的方式構(gòu)成一整體式的金屬結(jié)構(gòu)，這樣不但使各元件結(jié)合更加緊固，可靠性高，而且各元件產(chǎn)生的熱量可因金屬導(dǎo)熱原理從一點擴散至面，由此就達到了持續(xù)散熱的目的，進而可有效提高光譜儀測量準確度與精度，大大提高各個元器件的使用壽命，以及降低儀器制造成本和測試成本，還可大幅減小的光譜儀體積；(2)采用輪盤式的濾波器，從而可根據(jù)所測樣品的材質(zhì)不同，在步進電機的驅(qū)動下，促使濾波器輪盤自動切換孔位(也就是切換濾波器輪盤上濾波窗口的位置)，同時由固定在金屬殼體內(nèi)的準直器校正光路，避免X射線束在發(fā)射過程中散射，采用這種設(shè)計，使得光譜儀的準直濾波系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單緊湊，穩(wěn)定性高，占用空間小，在光譜儀內(nèi)余留更大空間， 方便光譜儀光路的布局調(diào)整和設(shè)置；(3)在光譜儀中增設(shè)鐳射定位結(jié)構(gòu)，使得測試人員在試驗過程中可快速精確的定位樣品的被測區(qū)域，從而大幅節(jié)約了測試時間，提高了測試效率；(4)采用的分析電路可實現(xiàn)對光譜設(shè)備的實時控制，且結(jié)構(gòu)簡單，集成度高，穩(wěn)定性好，功耗低，尤其適于在各種小型化的光譜分析設(shè)備中應(yīng)用。

圖1是本實用新型一較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中所示光譜檢測單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖1中多道脈沖幅度分析系統(tǒng)的電路圖；圖中各組件及其附圖標記分別為X射線發(fā)射源1、X射線發(fā)射源安裝孔2、步進電機3、步進電機安裝孔4、固定座孔一 5、固定座孔二 6、固定座孔一安裝位55、固定座孔二安裝位66、鐳射棒7、鐳射棒安裝孔8、探測單元9、探測單元安裝孔10、固定座11、濾波器輪盤 12、PDA13、電池14、激發(fā)源15、微動開關(guān)16、電源開關(guān)17、多道脈沖幅度分析系統(tǒng)18。
具體實施方式
參閱圖1 3，本實施例涉及一種手持式能量色散X射線熒光光譜儀，它包括置于一手持式殼體中的X射線發(fā)射源1、鐳射棒7、探測單元9、濾波器輪盤12及步進電機3、多道脈沖幅度分析系統(tǒng)18和PDA 13，所述X射線發(fā)射源、鐳射棒、探測單元、濾波器輪盤及其驅(qū)動裝置、分析單元和控制單元均由設(shè)置在該殼體中的電池14供電，且X射線發(fā)射源與電源之間還串接有包括高壓發(fā)生模塊在內(nèi)的激發(fā)源15。X射線發(fā)射源1、鐳射棒7、探測單元 9、步進電機3分別與多道脈沖幅度分析系統(tǒng)18連接，多道脈沖幅度分析系統(tǒng)18與PDA連接。前述殼體的頭部優(yōu)選采用中空金屬構(gòu)件，所述探測單元和鐳射棒分別安裝于該中空金屬構(gòu)件內(nèi)壁上的探測單元安裝孔10和鐳射棒安裝孔8中。[0025]前述中空金屬構(gòu)件內(nèi)壁上還固定連接一固定座11，該固定座上設(shè)有步進電機安裝孔4和X射線發(fā)射源安裝孔2，步進電機的電機軸垂直穿設(shè)于濾波器輪盤12的孔心內(nèi)。該固定座11上設(shè)置有固定座孔一 5和固定座孔二 6，其可分別與金屬殼體上的固定座孔一安裝位55、固定座孔二安裝位66配合。前述多道脈沖幅度分析系統(tǒng)包括集成設(shè)置的峰值保持模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理模塊(優(yōu)選采用FPGA芯片)、死時間補償模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、通訊控制模塊和外圍接口模塊，前述峰值保持模塊經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與數(shù)據(jù)處理模塊連接，前述數(shù)據(jù)處理模塊經(jīng)通訊控制模塊與外圍接口模塊連接，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊分別與數(shù)據(jù)處理模塊和外圍接口模塊連接，所述死時間補償模塊與數(shù)據(jù)處理模塊連接，同時，前述峰值保持模塊和外圍接口模塊還分別與探測單元和包含PDA和步進電機等受控光譜組件在內(nèi)的外圍設(shè)備連接，前述峰值保持模塊經(jīng)前置放大器以及主放大器與探測單元連接。前述固定座上還連接有準直器(圖中未示出)，當(dāng)該濾波器輪盤在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動設(shè)定角度時，X射線發(fā)射源發(fā)出的射線垂直穿過分布于該濾波器輪盤上的選定濾波窗口，并垂直進入準直器。前述殼體上還設(shè)有電源開關(guān)17和微動開關(guān)16，該電源開關(guān)設(shè)置于為前述X射線發(fā)射源、鐳射棒、探測單元、步進電機、分析系統(tǒng)和PDA供電的供電電路上，而微動開關(guān)設(shè)置在分析系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)中上。本實用新型的工作原理如下在按下電源開關(guān)正常加電后，打開PDA，當(dāng)用戶按住微動開關(guān)按鈕后，PDA會自動測量，先根據(jù)待測樣品材質(zhì)調(diào)整濾波器，通過控制步進電機， 自動切換到測量所需要的濾波器位置，再將測量相關(guān)參數(shù)指令發(fā)送至多道脈沖幅度分析系統(tǒng)，多道脈沖幅度分析系統(tǒng)解析指令后并將激發(fā)源所需參數(shù)輸出給激發(fā)源并啟動激發(fā)源， 激發(fā)源發(fā)射出連續(xù)初級X射線，連續(xù)的初級X射線作用于樣品表面，并通過光的折射產(chǎn)生成 X熒光送至探測單元。探測單元將光電子信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。該信號非常微弱，再通過放大器將信號放大幾百倍后傳送至多道脈沖幅度分析系統(tǒng)，多道脈沖幅度分析系統(tǒng)首先將連續(xù)的電信號進行甄別去除無效信號(把有效信號按照1至2048道址進行歸類分離后再將數(shù)據(jù)傳輸至PDA)，PDA將數(shù)據(jù)以圖形的方式顯示，由于道址與元素存在一定的對應(yīng)關(guān)系，因此可以得出該樣品的元素組成，再根據(jù)某道址信號數(shù)據(jù)的多少，從而可以計算出該元素的含量值。該能量色散X射線熒光光譜儀結(jié)構(gòu)簡單、光路分布合理，操作簡便快捷，便于攜帶，適于在各種環(huán)境中應(yīng)用。需要說明的是，以上僅是本實用新型的較佳應(yīng)用范例，本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認識到，以上的實施例僅是用來說明本實用新型實質(zhì)性特征的，而非用作對本實用新型的限定，只要在本實用新型的實質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本實用新型的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種能量色散X射線熒光光譜儀，其特征在于它包括置于一殼體中的X射線發(fā)射源、鐳射棒、探測單元、濾波器輪盤及其驅(qū)動裝置、分析單元和控制單元，所述X射線發(fā)射源、鐳射棒、探測單元、濾波器輪盤及其驅(qū)動裝置、分析單元和控制單元均由電源供電，且X 射線發(fā)射源與電源之間還串接有激發(fā)源，所述X射線發(fā)射源、鐳射棒、探測單元、驅(qū)動裝置分別與分析單元連接，且至少所述分析單元由控制單元控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量色散X射線熒光光譜儀，其特征在于所述殼體的頭部為中空金屬構(gòu)件，所述探測單元和鐳射棒分別安裝于該中空金屬構(gòu)件內(nèi)壁上的探測單元安裝孔和鐳射棒安裝孔中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的能量色散X射線熒光光譜儀，其特征在于所述中空金屬構(gòu)件內(nèi)壁上還固定連接一固定座，該固定座上設(shè)有驅(qū)動裝置安裝孔和X射線發(fā)射源安裝孔， 所述驅(qū)動裝置與濾波器輪盤固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的能量色散X射線熒光光譜儀，其特征在于所述驅(qū)動裝置采用步進電機，該步進電機的電機軸垂直穿設(shè)于濾波器輪盤的孔心內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量色散X射線熒光光譜儀，其特征在于所述電源為設(shè)于殼體中的便攜式電源。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量色散X射線熒光光譜儀，其特征在于所述分析單元采用多道脈沖幅度分析系統(tǒng)，其包括集成設(shè)置的峰值保持模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、死時間補償模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、通訊控制模塊和外圍接口模塊，所述峰值保持模塊經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與數(shù)據(jù)處理模塊連接，所述數(shù)據(jù)處理模塊經(jīng)通訊控制模塊與外圍接口模塊連接，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊分別與數(shù)據(jù)處理模塊和外圍接口模塊連接，所述死時間補償模塊與數(shù)據(jù)處理模塊連接，同時，所述峰值保持模塊和外圍接口模塊還分別與探測單元和包含控制單元和受控光譜組件在內(nèi)的外圍設(shè)備連接，所述受控光譜組件包括驅(qū)動裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的能量色散X射線熒光光譜儀，其特征在于所述固定座上還連接有準直器，當(dāng)該濾波器輪盤在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動設(shè)定角度時，X射線發(fā)射源發(fā)出的射線垂直穿過分布于該濾波器輪盤上的選定濾波窗口，并垂直進入準直器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量色散X射線熒光光譜儀，其特征在于所述控制單元采用 PDA。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量色散X射線熒光光譜儀，其特征在于所述殼體采用便攜式殼體，且該殼體上還設(shè)有電源開關(guān)和微動開關(guān)，所述電源開關(guān)設(shè)置于為所述X射線發(fā)射源、鐳射棒、探測單元、驅(qū)動裝置、分析單元和控制單元供電的供電電路上，所述微動開關(guān)設(shè)置在分析單元的電路結(jié)構(gòu)中或其供電電路上。
專利摘要本實用新型公開了一種能量色散X射線熒光光譜儀，它包括置于一殼體中的X射線發(fā)射源、鐳射棒、探測單元、濾波器輪盤及其驅(qū)動裝置、分析單元和控制單元，X射線發(fā)射源、鐳射棒、探測單元、濾波器輪盤及其驅(qū)動裝置、分析單元和控制單元均由電源供電，且X射線發(fā)射源與電源之間還串接有激發(fā)源，X射線發(fā)射源、鐳射棒、探測單元、驅(qū)動裝置分別與分析單元連接，且至少所述分析單元由控制單元控制。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、光路分布合理，性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長，且操作簡便快捷，易于攜帶，適于在各種環(huán)境中應(yīng)用。
文檔編號G01J3/02GK202041288SQ20112015574
公開日2011年11月16日 申請日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月17日
發(fā)明者楊劍, 楊振, 柳春生 申請人:蘇州三值精密儀器有限公司