[发明专利]多能X射线的EDXRF二次靶自动化控制装置

说明书

本发明公开了一种多能X射线的EDXRF二次靶自动化控制装置，属于光谱分析技术领域。该装置包括：X射线管、探测器、二次靶、电机和控制器；X射线管发射出X射线，然后X射线照射到二次靶上进行能量的选择激发，二次靶上的原子产生特征X射线，特征X射线然后激发样品中的待测元素，利用探测器接收样品中的待测元素的特征X射线；二次靶由电机带动转动，电机和控制器连接，电机和控制器分别与电源连接。本发明通过以单片机为控制器，控制电机来实现对靶盘转动角度的闭环控制，最终实现对靶的自动转换；通过等分靶盘来实现对二次靶材元素的自由选择，使每一种靶材的面积具有可调性，最终能够在降低本底的同时，实现对多种待测元素的同时测量。

技术领域

本发明涉及光谱分析技术领域，具体涉及一种多能X射线的EDXRF二次靶自动化控制装置。

背景技术

X射线荧光分析是一种用于化学元素定性和定量分析的方法。在20世纪70年代初能量色散X射线荧光分析仪正式跨入分析仪器的行列，并且作为一种重要的分析工具被广泛应用于地质、冶金、石油化工、刑侦、考古、半导体工业和医药卫生等领域。

EDXRF(Energy-Dispersive X-RayFluorescence)，能量色散X荧光光谱仪，借助探测器和多道分析器将色散的X射线荧光按光子能量分离X射线光谱线，根据各元素能量的高低来测量各元素的量。能量色散X射线荧光分析仪的研制起步较晚，但是经过多年的发展，在性能方面很快赶上了波长色散X射线荧光分析仪，并占领了大部分市场。随着电子元件的更新换代和新变换技术的出现，开关电源体积不断缩小，性能不断提高，使它很快成为了精致灵巧的电源设备，并迅速地应用到能量色散X射线荧光分析仪中，使得能量色散X射线荧光分析仪具备野外现场检测的能力。目前，为了适应市场的需求，能量色散X射线荧光分析仪正朝着多功能化、数据处理系统智能化、功能部件的小型化和一体化、样品更换自动化、谱仪的调试和维修远程化等方向不断发展。

为了提高X射线荧光分析仪的准确度、精确度与降低分析检出限，有效地提高目标元素特征X射线的激发效率是关键性措施之一。激发样品待测元素最为有效的能量段是靠近该元素吸收限能量高的那一小段能量区域，当激发源发出的初级射线的光子能量落在这个范围内，就可获得较高的激发效率。为了提高X射线对待测元素的激发效率，总希望有一能量略高于该元素的吸收限的单能光子束作为样品的入射射线，因此，常常选用某一转换靶来进行能量选择激发。

使用X射线管激发样品时，原级谱的散射线是构成待测元素背景的主要来源，原级谱中特征谱的散射线也是干扰来源之一，为了改善原级谱的谱形和强度，以提高试样中待测特征谱的峰背比，除使用不同X射线管阳极靶材外，采用二次靶是十分有效的方法之一，用二次靶发出的X射线激发样品，对样品而言，二次靶相当于激发源，二次靶发出的X射线由三部分组成：二次靶发出的特征X射线；来自于X射线管原级谱中的连续谱散射线；来自于X射线管靶材特征X射线的散射线，二次靶的优点是降低背景，提高峰背比，其检出限将比直接用X射线管有所提高。

当以低功率X射线管作为X射线荧光仪的激发源时，由于轫致辐射的影响，其发射的是连续的X射线能谱，不利于能量色散X射线荧光分析，采用二次转换靶将它变成单能X射线，激发样品中的单一元素，从而对每种元素的谱线进行测量。为了对样品中的各种元素进行测量，往往需要用多种靶，通过更换不同的靶物质，改变激发源的X射线能量，使之与目标元素的吸收限相近。长期以来，更换靶基本依靠人工的方法，工作效率低，而且不安全。

关于二次靶，国内外有不少研究。早在1990年谢忠信等人对二次靶所发出的X射线的组成谱线分布的表达式进行了研究。但至今为止，在低功率X射线管应用领域，国内还没有研制出一台采用二次靶的X荧光仪。在国外，有不少公司研制出了基于低功率X射线管的采用二次靶的X荧光仪，也有公司研制出了自动化二次靶的装置，但是这些仪器价格昂贵。

以上现有技术存在的技术问题有：