[实用新型]毛细管X光透镜共聚焦微区X射线荧光谱仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种使用整体毛细管X光透镜的共聚焦微区X射线荧光谱仪。它是国际上尚无商品推出的使用整体毛细管X光透镜的新型科学仪器。用它可以对样品进行三维无损微区X射线荧光分析。

背景技术

现有的共聚焦X射线荧光普仪，大多数是利用准直管来限制X射线束，众所周知，采用准直管只不过是起到滤光的作用，将准直管以外的光卡掉，这就大大降低了打在样品上的X射线强度，从而导致了在进行X射线荧光分析时需要很长的时间，以致影响所测谱的质量，所以在用准直管进行共聚焦X射线荧光分析时，必须用高强度X射线光源。所以，现有的共聚焦X射线荧光谱仪受到光源强度的限制，影响了它们的普及和推广。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能够对材料进行三维无损微区X射线荧光分析的新型科学仪器。

本实用新型的目的通过如下措施实现：该谱仪包括X光源、整体毛细管X光会聚透镜、整体毛细管X光平行束透镜、探测器。其特点在于：在光源和样品台之间加有一整体毛细管X光会聚透镜，在样品台和探测器之间加有一整体毛细管X光平行束透镜，当整体毛细管X光会聚透镜的出口焦斑和整体毛细管X光平行束透镜的入口焦斑重合时，整体毛细管X光平行束透镜只能收集到来自该焦斑重合范围内(或者说“共聚焦微元内”)的X射线信号，所以，当两个整体毛细管X光透镜处于共聚焦时，两透镜不动，通过移动样品，就可以实现对样品的三维无损微区X射线分析。

整体毛细管X光透镜是利用X射线全反射原理设计成的X射线光学器件，X光在毛细导管中可借助于全反射从导管的一端传输到另一端，传输过程中，改变了X光的传播方向。每个整体毛细管X光透镜是由30-50万根内径为3-15微米单玻璃毛细管构成。该类器件的优点是：它可以对全波段的X射线进行聚焦，并且制作工艺简单、小巧灵便、种类齐全、造价低廉。整体毛细管X光透镜分为两类：整体毛细管X光会聚透镜(其中包括整体毛细管X光半会聚透镜)和整体毛细管X光平行束透镜，整体毛细管X光会聚透镜和整体毛细管X光平行束透镜是单一的、没有支撑的多孔玻璃固体，内有多根毛细管；这两种透镜沿长度的外形母线和X光导管的外形母线及X光导管的轴线近似为空间二次曲线段、二次曲线段的组合或二次曲线段与直线段的组合，透镜的母线和X光导管的外形母线的径向变化对于透镜的中心轴线是对称的。整体毛细管X光会聚透镜可以在大角度大范围内会聚发散的X光，且将发散的X光会聚成数十微米的微焦斑，从而可以对样品进行微区扫描，整体毛细管X光会聚透镜具有10³数量级的放大倍数。整体毛细管X光会聚透镜的进口截面和出口截面尺寸小于透镜最大尺寸；进口端截面和X光导管在垂直于透镜中心轴线方向的截面分别为正六边形和圆形；进口端截面和出口端截面形状相同，X光导管沿垂直于透镜中心线方向的截面尺寸是空间的函数，越靠近两端，截面尺寸越小。整体毛细管X光平行束透镜可以对射入的X射线进行汇聚，形成准平行的光束。整体毛细管X光平行束透镜的出口截面为透镜的最大尺寸；进口端截面和X光导管在垂直于透镜中心轴线方向的截面分别为正六边形和圆形；进口端截面和出口端截面形状相同，X光导管沿垂直于透镜中心线方向的截面尺寸是空间的函数，在出口截面是最大值，越靠近入口截面，截面尺寸越小。

整体毛细管X光会聚透镜和整体毛细管X光平行束透镜的长度、入口直径、出口直径和最大截面的尺寸都是因共聚焦X射线荧光分析研究的特殊要求而特别设计，其中整体毛细管X光会聚透镜的出口焦斑和整体毛细管X光平行束透镜的入口焦斑相同，构成透镜毛细管的内径和数目以及拉制透镜采用的材料也因研究项目要求的不同而不同。

本实用新型与现有技术比较具有如下优点：

1.相对于其它共聚焦X射线荧光谱仪所采用的准直管，整体毛细管X光会聚透镜可以会聚发散的X光，所以，本实用新型采用整体毛细管X光会聚透镜可以将打在样品上的X光的功率密度提高数千倍，从而可以对样品进行微区扫描，同时可以缩短测量时间。

2.相对于其它共聚焦X射线荧光谱仪所采用的准直管，由于在探测器之前又加有整体毛细管X光平行束透镜，可以对射入X光平行束透镜的X射线再一次进行会聚，可以形成准平行光。

3.由于整体毛细管X光会聚透镜有很高的放大倍数，所以，本实用新型可以在低功率光源下进行X射线荧光分析。