雙曲面彎晶、組合式雙曲面彎晶及單波長色散 x 射線熒光光譜儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙曲面彎晶、組合式雙曲面彎晶及單波長色散X射線熒光光譜儀，所述的雙曲面彎晶包括在一個平面(X-Y平面)內(nèi)有羅蘭圓半徑為R的曲率，在另一個平面(Y-Z平面)內(nèi)有半徑為r的曲率的凹面，在X-Y平面內(nèi)的曲線是羅蘭圓，在Y-Z平面內(nèi)的曲線是：以光源點和聚焦點連線為軸，以晶體中心到光源點和聚焦點連線的垂線為半徑r的旋轉(zhuǎn)曲面。X光光管的光斑直徑為150μm經(jīng)全聚焦雙曲面彎曲晶體衍射出來的相同波長的X光都聚焦成一個小于350μm的點，所以所述雙曲面彎晶有高集光效率，大大提高了微量元素的檢出限。
【專利說明】雙曲面彎晶、組合式雙曲面彎晶及單波長色散X射線熒光光譜儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種X光檢測裝置，尤其涉及一種雙曲面彎晶、組合式雙曲面彎晶及單波長色散X射線熒光光譜儀。
【背景技術(shù)】
[0002]單波長激發(fā)波長色散X射線熒光光譜儀所采用的激發(fā)源是微焦斑X光管，所謂焦斑指的是X光管的燈絲發(fā)射的電子經(jīng)聚焦后被高壓電場加速轟擊到靶材上形成的電子束斑，焦斑大小決定了發(fā)射X光的面積的大小。通常的X射線熒光光譜儀，對電子束焦斑的大小基本沒有要求。但單波長激發(fā)波長色散X射線熒光光譜儀由于需要對X光管發(fā)射的X光進行衍射并聚焦，為了保證激發(fā)樣品的X光的能量單一性，要求入射到衍射晶體的X光來自一個點，因此采用微焦斑X光管就是必須的，焦斑大小350um以下。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的X射線熒光光譜儀，即使采用了微焦斑X光管，由于該X射線熒光光譜儀內(nèi)的晶體衍射效率低下，導(dǎo)致其對微量元素的檢出限難以降低。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的第一個目的是提供一種對X光衍射效果好、能提高X射線熒光光譜儀對微量元素的檢出限的雙曲面彎晶。
[0005]本發(fā)明的第二個目的是提供一種由所述雙曲面彎晶組合而成的組合式雙曲面彎晶。
[0006]本發(fā)明的第三個目的是提供一種包含所述雙曲面彎晶或所述組合式雙曲面彎晶的單波長色散X射線熒光光譜儀。
[0007]本發(fā)明解決第一個技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:一種雙曲面彎晶，所述雙曲面彎晶的凹面以圓弧CD繞軸AB旋轉(zhuǎn)而得，所述C點和D點之間的連線平行于所述軸AB，所述圓?、堑陌霃綖?0-800mm，所述軸AB與直線⑶之間的距離為10_800mm。
[0008]可選的，所述雙曲面彎晶為高純單晶晶體。
[0009]本發(fā)明解決第二個技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:一種組合式雙曲面彎晶，包括多個上述的雙曲面彎晶。
[0010]可選的，所述組合式雙曲面彎晶的凹面為所述雙曲面彎晶的凹面組合成的光滑凹面。
[0011]本發(fā)明解決第三個技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:一種單波長色散X射線熒光光譜儀，包括X光管、原級晶體、次級晶體和探測器，所述X光管發(fā)射的X光經(jīng)原級晶體聚焦后得到純凈的X光，并照射于待測物體；所述純凈的X光激發(fā)待測物體的待測元素，產(chǎn)生熒光X光，所述熒光X光經(jīng)次級晶體聚焦后由所述探測器檢測；
[0012]所述原級晶體為權(quán)利要求1或2所述的雙曲面彎晶或權(quán)利要求3或4所述的組合式雙曲面彎晶；
[0013]所述次級晶體為權(quán)利要求1或2所述的雙曲面彎晶或權(quán)利要求3或4所述的組合式雙曲面彎晶。
[0014]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0015]本發(fā)明的雙曲面彎晶包括在一個平面(X-Y平面)內(nèi)有羅蘭圓半徑為R的曲率，在另一個平面(Y-Z平面)內(nèi)有半徑為r的曲率的凹面，在X-Y平面內(nèi)的曲線是羅蘭圓，在Y-Z平面內(nèi)的曲線是:以光源點和聚焦點連線為軸，以晶體中心到光源點和聚焦點連線的垂線為半徑r的旋轉(zhuǎn)曲面。X光光管的光斑直徑為150μπι經(jīng)全聚焦雙曲面彎曲晶體衍射出來的相同波長的X光都聚焦成一個點大約為350 μ m，所以所述雙曲面彎晶有高集光效率，大大提高了微量元素的檢出限。
[0016]本發(fā)明的組合式雙曲面彎晶采用了上述的雙曲面彎晶進行組合，其凹面為由所述的雙曲面彎晶的凹面組合而成的光滑凹面，即所述組合式雙曲面彎晶能降低雙曲面彎晶成型時的工件大小，方便加工成型。
[0017]本發(fā)明的單波長色散X射線熒光光譜儀采用了上述的雙曲面彎晶或組合式雙曲面彎晶，因此，其也能提高微量元素的檢出限。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的雙曲面彎晶的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明的組合式雙曲面彎晶的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3為本發(fā)明的單波長色散X射線熒光光譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4為雙曲面彎晶衍射后的譜圖；
[0022]圖中標(biāo)記示意為:1-X光管；2_原級晶體；3_次級晶體；4_探測器。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步闡述。
[0024]實施例1
[0025]參考圖1，本實施例提供了一種雙曲面彎晶，所述雙曲面彎晶的凹面以圓弧CD繞軸AB旋轉(zhuǎn)而得，點O為圓弧CD的圓心，所述C點和D點之間的連線平行于所述軸AB，所述圓?、堑陌霃綖?0-800mm，所述軸AB與直線⑶之間的距離為10_800mm。
[0026]本發(fā)明的雙曲面彎晶包括在一個平面(X-Y平面)內(nèi)有羅蘭圓半徑為R的曲率(即圓弧CD)，在另一個平面(Y-Z平面)內(nèi)有半徑為r的曲率(即圓弧CD上的點繞軸AB旋轉(zhuǎn)所形成的圓弧)的凹面，在X-Y平面內(nèi)的曲線是羅蘭圓，在Y-Z平面內(nèi)的曲線是:以光源點和聚焦點連線為軸，以晶體中心到光源點(A點)和聚焦點(B點)連線的垂線為半徑r的旋轉(zhuǎn)曲面。X光光管的光斑直徑為150μπι經(jīng)全聚焦雙曲面彎曲晶體衍射出來的相同波長的X光都聚焦成一個點大約為350 μ m，所以所述雙曲面彎晶有高集光效率，大大提高了微量元素的檢出限。
[0027]本實施例中，可選的，所述雙曲面彎晶為高純單晶晶體，所述高純單晶晶體包括PET晶體、GE晶體、云母晶體或Li晶體。
[0028]實施例2
[0029]參見圖2，本實施例提供了一種組合式雙曲面彎晶，包括多個上述的雙曲面彎晶；所述組合式雙曲面彎晶的凹面為所述雙曲面彎晶的凹面組合成的光滑凹面。
[0030]本發(fā)明的組合式雙曲面彎晶采用了上述的雙曲面彎晶進行組合，其凹面為由所述的雙曲面彎晶的凹面組合而成的光滑凹面，即所述組合式雙曲面彎晶能降低雙曲面彎晶成型時的工件大小，方便加工成型。
[0031]圖2所述內(nèi)容為由4個雙曲面彎晶組成的組合式雙曲面彎晶的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]實施例3
[0033]參考圖3，本實施例提供了一種單波長色散X射線熒光光譜儀，包括X光管1、原級晶體2、次級晶體3和探測器4，所述X光管I發(fā)射的X光經(jīng)原級晶體2聚焦后得到純凈的X光，并照射于待測物體；所述純凈的X光激發(fā)待測物體的待測元素，產(chǎn)生熒光X光，所述熒光X光經(jīng)次級晶體3聚焦后由所述探測器4檢測；
[0034]所述原級晶體2為上述的雙曲面彎晶或上述的組合式雙曲面彎晶；
[0035]所述次級晶體3為上述的雙曲面彎晶或上述的組合式雙曲面彎晶。
[0036]本發(fā)明的單波長色散X射線熒光光譜儀采用了上述的雙曲面彎晶或組合式雙曲面彎晶，因此，其也能提高微量元素的檢出限。
[0037]實施例4
[0038]X光是電磁波，當(dāng)它照射到晶體時，構(gòu)成晶體原子內(nèi)的電子在交變電場的作用下振動，成為新的光源，向四面八方散射，這些散射波與入射波頻率相同，所以是相干的。當(dāng)兩個波長相等、相位差固定和振動于同一平面內(nèi)的相干散射波沿著同一方向傳播時，在不同的相位差條件下，這兩種散射波或者相互加強(同相)，或者相互減弱(異相)，這種振動的疊加現(xiàn)象稱為波的干涉。雖然在某個方向上，波的振幅加強了，但其波長卻與入光保持一致，這就是波的衍射原理。根據(jù)布拉格定律，當(dāng)滿足如下公式時，會發(fā)生衍射分光現(xiàn)象。
[0039]2dsin θ =ηλ
[0040]其中:Θ為X光λ射角(布拉格角)，d為晶面間距，λ為入射X光波長，η為正整數(shù)。
[0041]本實施例的分光Cr元素通道的分光晶體，采用晶格間距2d = 0.4028納米的雙曲面LiF晶體，對Cr靶X射線的Cr元素的Ka特征X射線進行分光。Cr元素的Ka射線強度為5.41/KeV，根據(jù)布拉格定律，可知Θ角為34.65°。設(shè)計雙曲面彎晶也根據(jù)這個角度。將上述雙曲面彎晶裝配入單波長色散X射線熒光光譜儀，在小功率X光管下，對Cr靶材X光管發(fā)射的源級X射線進行分光，利用SDDX射線探測器進行探測，結(jié)果如圖4所示(附圖4中，橫坐標(biāo)表示能量，單位為KeV ;縱坐標(biāo)為計數(shù)率,單位為cps/s);從試驗結(jié)果可以看出，雙曲面彎晶確實起到了明顯的分光效果，經(jīng)過定標(biāo)得到分出來的確實為Cr元素的Ka特征X射線，且雙曲面LiF晶體的衍射效率達到5%左右。
[0042]以上實施例的先后順序僅為便于描述，不代表實施例的優(yōu)劣。
[0043]最后應(yīng)說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種雙曲面彎晶，其特征在于，所述雙曲面彎晶的凹面以圓弧CD繞軸AB旋轉(zhuǎn)而得，所述C點和D點之間的連線平行于所述軸AB，所述圓弧⑶的半徑為30-800mm，所述軸AB與直線⑶之間的距離為10-800mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙曲面彎晶，其特征在于，所述雙曲面彎晶為高純單晶晶體。
3.一種組合式雙曲面彎晶，其特征在于，包括多個如權(quán)利要求1或2所述的雙曲面彎晶。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的組合式雙曲面彎晶，其特征在于，所述組合式雙曲面彎晶的凹面為所述雙曲面彎晶的凹面組合成的光滑凹面。
5.一種單波長色散X射線熒光光譜儀，其特征在于，包括X光管、原級晶體、次級晶體和探測器，所述X光管發(fā)射的X光經(jīng)原級晶體聚焦后得到純凈的X光，并照射于待測物體；所述純凈的X光激發(fā)待測物體的待測元素，產(chǎn)生熒光X光，所述熒光X光經(jīng)次級晶體聚焦后由所述探測器檢測； 所述原級晶體為權(quán)利要求1或2所述的雙曲面彎晶或權(quán)利要求3或4所述的組合式雙曲面彎晶； 所述次級晶體為權(quán)利要求1或2所述的雙曲面彎晶或權(quán)利要求3或4所述的組合式雙曲面彎晶。
【文檔編號】C30B29/64GK104264228SQ201410528186
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月9日
【發(fā)明者】滕云, 李伯倫, 施小靈 申請人:北京安科慧生科技有限公司