[发明专利]单色聚焦X射线光源及采用该光源分析低含量铅砷的方法

说明书

本发明公开一种单色聚焦X射线光源及采用该光源分析低含量铅砷的方法，光源包括射线发射机构、前光栏、聚焦环和后光栏，前光栏对应于射线发射机构设置，聚焦环设置在前光栏前方，后光栏设置在聚焦环前方，聚焦环内侧的聚焦环内表面采用鼓形结构，前光栏、聚焦环内表面和后光栏同轴设置，其轴心与射线发射机构的中轴线相重合。本发明采用鼓形聚光器对X摄像进行单色、汇聚，从而形成高强度单色光，可对低含量砷元素进行检测。本发明照射样品的X射线恰好高于砷元素的K吸收限11.867keV，可高效激发砷元素的特征X射线但不会激发铅元素，完全避免了铅元素特征荧光的干扰。

技术领域

本发明公开一种X射线光源及其应用，特别是一种单色聚焦X射线光源及采用该光源分析低含量铅砷的方法。

背景技术

在社会生产和人民生活中，经常需要分析、检测有害元素，目前最常用的快速检测方法是X射线荧光光谱法，所使用的仪器为X射线荧光光谱仪。

X射线荧光光谱仪(即X-Ray Fluorescence Spectrometer，常简称为XRF)作为一种快速无损检测工具，被广泛应用于有害元素检测领域。其原理是：X射线荧光光谱分析法(X-Ray Fluorescence)是利用初级X射线光子激发待测物质中的原子，使之产生荧光(次级X射线)而进行物质成分分析的方法。当X射线光子照射物体时，会发生包括热、透射、散射、光电效应等在内的相互作用，其中光电效应中的荧光X射线可被用来做元素分析。请参看附图1，当X射线光子能量大于被照射物体中原子内层电子的结合能(Binding Energy，此能量也称为吸收限)时，核的内层电子共振吸收射线的辐射能量后发生跃迁，而在内层电子轨道上留下一个空穴，处于高能态的外层电子跳回低能态的空穴，将过剩的能量以X射线的形式放出，所产生的X射线即为代表各元素特征的X射线荧光谱线，称为特征X射线，其能量等于原子内壳层电子的能级差，即原子特定的电子层间跃迁能量。

特征X射线的符号表示方法常用名(Siegbahn)根据跃迁情况命名，例如向K层跃迁的为K线系，包括Kα(L层向K层跃迁)、Kβ(典型为M层向K层跃迁)，向L层跃迁的为L线系。特征X射线谱线的相对强度一般为K线系强度>L线系强度>M线系强度，同线系中强度Kα>Kβ(典型的Kα与Kβ强度比约为15：2)，Lα>Lβ(典型的Lα与Lβ强度比约为4：3)，原则上选用较强的特征X射线谱线作分析。X射线荧光分析法是根据特征X射线的能量来鉴别元素(定性)，并根据该元素X射线荧光光子数来分析元素在物体中的含量(定量)。

其中探测器的作用是接收元素的特征X射线光子的同时，区分不同能量的光子，并对不同能量的光子进行计数，所有的X射线探测器都具有一定的能量分辨本领，称为能量分辨率，即能够分辨出能量有一定差距的X射线光子，能量分辨率通常以5.9keV处的MnKα线最大幅度一半处的谱线宽度(FWHM)来表示。

考虑到分析对象(电子电器产品、矿物、油料、金属材料等)中的分析目标元素(其K线系或L线系能量低于50keV)，目前较常用的商用X射线荧光光谱仪多选用硅半导体探测器，该类探测器的能量分辨率常见为145eV(1keV＝1000eV)，最优可至125eV，以上分辨率数值为实验室中理想情况下取得，实际应用中对不同能量X射线光子的分辨率约在上述值基础上增加约50eV～300eV。目前较常用的商用X射线荧光光谱仪选用做特征X射线荧光的光子能量分布于0～50keV能量段中，并根据特征X射线谱线的相对强度规律选择谱线作分析。