[发明专利]一种毛细管聚焦的微束X射线衍射仪

说明书

本发明涉及一种毛细管聚焦的微束X射线衍射仪，包括：X射线源系统，X射线滤波片，毛细管会聚X光透镜，接收狭缝，三维样品台，测角仪，X射线探测器，电子学系统，控制系统和计算机；其中，样品置于样品台上；所述X射线源系统，X射线滤波片和毛细管会聚X光透镜位于同一直线上并安装在所述测角仪一侧；所述接收狭缝和X射线探测器位于同一直线上并安装在所述测角仪另一侧；所述X射线探测器依次与所述电子学系统、计算机电连接；所述控制系统分别与所述三维样品台，测角仪和计算机电连接。具备微区X射线衍射分析和微区能量色散X射线荧光分析两种分析模式，可以测量小样品或样品微区的物相结构，能通过二维连续扫描探测物相或元素的分布。

技术领域

本发明涉及一种X射线衍射技术和能量色散X射线荧光技术，具体涉及一种微束X射线衍射仪。

背景技术

X射线衍射分析是利用X射线在晶体物质中的衍射效应进行物质结构分析的一种方法。其原理是从X射线源(X射线管等)发射出来的X射线经过单色化后，入射到某一晶面间距为d的样品表面上时，在符合布拉格方程2dsinθ＝nλ的条件下，X射线探测器接收从样品衍射出来的X射线，根据样品平面与衍射X射线的夹角θ值计算出晶面间距d，从而判别晶体的结构。

常规的X射线衍射实验装置如图1所示，由X射线源系统1、单色器2、X射线准直系统3和4、测角仪与样品架5、X射线探测器6、电子学系统7、计算机8等部分组成。一般X射线源系统1由功率为两千瓦的X射线管和循环水冷却系统组成；多数衍射仪配有石墨弯晶作为单色器2；X射线准直系统3和4一般由宽度为1mm，高度为15mm的狭缝准直器组成；测角仪与样品架5在结构上是一体的，样品固定在样品架上；X射线源系统1与样品、样品与X射线探测器6之间的空间尺寸均大于400mm；X射线探测器6采用NaI晶体探测器。

目前常规的X射线衍射实验装置存在以下缺陷：(1)不能实现微区的X射线衍射分析和二维连续扫描；(2)无法探测样品的化学组成信息和元素二维分布；(3)需要大功率的X射线源和循环水冷却系统；(4)设备复杂和昂贵。

发明内容

基于现有技术的缺点，本发明结合X射线衍射技术以及毛细管会聚X光透镜技术，研发一种具备微区X射线衍射分析和微区能量色散X射线荧光分析两种分析模式，能适应小样品或样品微区物相结构的分析，并且可以通过二维连续扫描探测物相分布或元素分布的微束X射线衍射仪。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种毛细管聚焦的微束X射线衍射仪，包括：X射线源系统，X射线滤波片，毛细管会聚X光透镜，接收狭缝，三维样品台，测角仪，X射线探测器，电子学系统，控制系统和计算机；其中，待测样品置于所述三维样品台上；所述X射线滤波片安装在所述X射线源系统和所述毛细管会聚X光透镜之间；所述X射线源系统和所述毛细管会聚X光透镜安装在所述测角仪一侧，所述毛细管会聚X光透镜将来自所述X射线源系统的X射线会聚成微束X射线，所述微束X射线的中心线与所述三维样品台表面的夹角为θ₁；所述X射线探测器和所述接收狭缝安装在所述测角仪另一侧，所述X射线探测器铍窗的中心线经过所述接收狭缝的中心并与所述三维样品台表面的夹角为θ₂；所述微束X射线的中心线、所述X射线探测器铍窗的中心线交汇于所述测角仪的圆心，所述样品的待测点位于所述测角仪的圆心；所述X射线探测器依次与所述电子学系统，所述计算机电连接；所述控制系统分别与所述三维样品台，所述测角仪和所述计算机电连接。

进一步地，所述X射线源系统包括50微米、最大功率30瓦的微焦斑X射线管，温控装置和散热风扇。

进一步地，所述接收狭缝长度为20mm，宽度为0.1mm。

进一步地，所述X射线探测器选用Amptek X-123SDD X射线探测器。

进一步地，所述测角仪为θ-θ结构。