一种大焦斑共聚焦X射线光谱分析装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种大焦斑共聚焦X射线光谱分析装置，该装置包含：入射光路、探测光路、样品调节架和光谱数据分析终端。入射光路和探测光路的重合区域构成探测微元；样品调节架用于放置待检测样品，并调节待检测样品与探测微元接触的位置与接触面积大小；光谱数据分析终端与探测光路和样品调节架均通过总线连接，用于接收探测光路获得的射线光谱数据和调控样品调节架。入射光路包含：X射线光源和毛细管X射线平行束透镜。探测光路包含：毛细管X射线准直器和X射线探测器。本发明专利技术的装置能够调节工作距离和角度，以接收不同角度样品的光谱信息。

A Confocal X-ray Spectrometric Analysis Device with Large Focus

The invention discloses a confocal X-ray spectral analysis device with large focal spot, which comprises an incident light path, a detection light path, a sample adjuster and a spectral data analysis terminal. The coincidence area of the incident light path and the probe light path constitutes the probe element; the sample adjuster is used to place the sample to be detected and adjust the position and area of the contact between the sample to be detected and the probe element; the spectral data analysis terminal is connected with the probe light path and the sample adjuster through the bus, which is used to receive the ray spectrum data obtained by the probe light path and control the sample adjuster. The incident light path includes X-ray source and capillary X-ray parallel beam lens. The detection optical path includes capillary X-ray collimator and X-ray detector. The device of the invention can adjust the working distance and angle to receive spectral information of samples with different angles.

【技术实现步骤摘要】
一种大焦斑共聚焦X射线光谱分析装置
本专利技术涉及一种共聚焦X射线光谱分析仪，具体涉及一种大焦斑共聚焦X射线光谱分析装置。
技术介绍
共聚焦X射线光谱分析技术是1993年前苏联科学家Gibson和Kumakhov提出的一种能够对样品进行三维无损分析新型X射线光谱分析技术。常规的共聚焦X射线光谱分析设备一般采用毛细管X射线会聚透镜和毛细管X射线平行束透镜的组合。其中，毛细管X射线会聚透镜有前后两个焦点，用于把放置于前焦点处X光管发出的发散X射线会聚成几十微米大小的微焦斑；毛细管X射线平行束透镜与X射线探测器组合使用，以将X射线能量转换为可供记录的电信号，且毛细管X射线平行束透镜存在一前焦点，前焦点与毛细管X射线会聚透镜重合时形成探测微元。因此，只有处于此探测微元区域的样品才能被分析到，基于共聚焦X射线光谱分析技术此特征，该技术广泛应用于材料，生物，文物，冶金，半导体器件等领域样品的三维无损X射线荧光光谱分析，三维无损X射线衍射光谱分析，三维无损X射线小角散射分析等。常规共聚焦X射线分析技术在微区和三维无损分析领域是一种强有力的分析手段。但是，当常规共聚焦X射线分析技术用于X射线衍射光谱分析和X射线散射分析时，由于毛细管X射线会聚透镜产生的入射光束有一定的发散度，以及毛细管X射线平行束透镜也存在一接收角，这会增大分析结果的误差。此外，由于共聚焦X射线光谱分析装置所使用多毛细管X光透镜的焦斑非常小，调节共聚焦X射线光谱分析装置使其处于共聚焦状态非常困难。因此，在实际使用中，共聚焦X射线光谱分析装置调节完成共聚焦状态调节后，其结构便不在发生变化。因此，常规共聚焦X射线光谱分析技术无法获取不同角度样品的光谱信号。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种大焦斑共聚焦X射线光谱分析装置，该装置解决了现有共聚焦X射线光谱分析装置不能获取不同角度样品的光谱信号的问题，能够调节工作距离和角度，以接收不同角度样品的光谱信息。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种大焦斑共聚焦X射线光谱分析装置，该装置包含：X射线光源、入射光路、探测光路、样品调节架和光谱数据分析终端；其中，所述X射线光源用于发射X射线；所述入射光路和探测光路的重合区域构成探测微元；所述样品调节架用于放置待检测样品，并调节待检测样品与所述探测微元接触的位置与接触面积大小；所述光谱数据分析终端与所述探测光路和样品调节架均通过总线连接，用于调控所述的样品调节架，以及接收所述探测光路获得的射线光谱数据并对光谱数据进行分析处理。其中，所述入射光路包含：毛细管X射线平行束透镜，其入口端与所述X射线光源相对应，该X射线光源发射的X射线从其入口端进入经其出口端射出至所述样品调节架上的待检测样品。其中，所述探测光路包含：毛细管X射线准直器，其用于接收所述X射线照射待检测样品产生的次级射线中某一角度的准平次级射线；以及X射线探测器，其用于探测经所述毛细管X射线准直器的准平次级射线，并将该准平次级射线的光谱数据发送给所述的光谱数据分析终端。其中，所述毛细管X射线平行束透镜与所述毛细管X射线准直器的光束之间的夹角θ为5°～180°；所述毛细管X射线平行束透镜入口端的直径小于出口端的直径。所述的探测微元形成的焦斑直径为5～60mm，该焦斑直径d由所述毛细管X射线平行束透镜的入口端直径Din和毛细管X射线准直器的直径D共同决定，其大小为：优选地，所述X射线光源为由1个或若干个毛细管组成的X射线光管，X射线光源的功率范围为1～4000瓦，其靶材包含：铜、钼、银或钨中的任一种。优选地，所述样品调节架包含：三个方向相互垂直的步进电机，以及样品放置平台；其中，所述的步进电机用于调节所述样品放置平台的高度和角度。优选地，所述毛细管X射线平行束透镜单个毛细管的入口端与出口端的直径的比例为3:10。优选地，所述毛细管X射线平行束透镜单个毛细管的入口端直径为1～9mm，出口端的直径为10～60mm，长度为3～15cm。优选地，所述毛细管X射线平行束透镜的前焦距f为10～100mm，其出口端距探测微元的距离di小于或等于200mm；所述探测微元到毛细管X射线准直器入口端的距离do小于或等于200mm。优选地，所述毛细管X射线准直器单个毛细管的直径为10～60mm。优选地，所述X射线光管和毛细管X射线准直器的单个毛细管的横截面均为正六边形。优选地，在所述X射线光管和细管X射线准直器中，由内向外第一层含有1个毛细管，第n层含有6(n-1)个毛细管，n＞1。优选地，所述X射线探测器采用硅漂移半导体探测器。本专利技术的大焦斑共聚焦X射线光谱分析装置，解决了现有共聚焦X射线光谱分析装置不能获取不同角度样品的光谱信号的问题，具有以下优点：(1)本专利技术的装置通过光谱数据分析终端调节样品调节架的角度，以调节样品的角度，而且在调节其角度时，由于对入射光路和探测光路的参数控制，保证了样品始终处于共聚焦状态，保证了X射线探测器能够接收到不同角度样品的光谱信息；(2)本专利技术的毛细管X射线平行束透镜和毛细管X射线准直器均由毛细管构成，故入射光路和探测光路的光束均为圆柱形光束，其光束共聚焦的焦斑空间大，与传统小焦斑共聚焦X射线光谱分析技术相比共聚焦状态更容易调节，并且其工作距离不固定，可以根据需要调节；(3)本专利技术采用毛细管X射线平行束透镜，相较于小焦斑共聚焦技术所采用的毛细管X射线会聚透镜而言，其传输效率更高，焦斑更大，可以获取更多的光谱信息，适用于均匀大样品的X射线荧光光谱分析；(4)本专利技术的装置的入射光路和探测光路的光束均为准平行光束，更加适用于X射线散射分析和X射线衍射分析。附图说明图1为本专利技术的大焦斑共聚焦X射线光谱分析装置的结构示意图。图2为本专利技术的装置产生大焦斑的光路示意图。图3为本专利技术的X射线平行束透镜的毛细管的参数示意图。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。一种大焦斑共聚焦X射线光谱分析装置，如图1所示，为本专利技术的大焦斑共聚焦X射线光谱分析装置的结构示意图，该装置包含：X射线光源、入射光路、探测光路、样品调节架5和光谱数据分析终端9；其中，X射线光源1用于发射X射线；入射光路和探测光路的重合区域构成探测微元；样品调节架5用于放置待检测样品，并调节待检测样品与探测微元接触的位置与接触面积大小；光谱数据分析终端9与探测光路和样品调节架5均通过总线连接，用于调控样品调节架5，以及接收探测光路获得的射线光谱数据并对光谱数据进行分析处理。其中，入射光路包含：毛细管X射线平行束透镜3，其入口端与X射线光源1相对应，该X射线光源1发射的X射线从其入口端进入经其出口端射出至样品调节架5上的待检测样品。其中，探测光路包含：毛细管X射线准直器7，其用于接收X射线照射待检测样品产生的次级射线中某一角度的准平次级射线；以及X射线探测器8，其用于探测经毛细管X射线准直器7的准平次级射线，并将该准平次级射线的光谱数据发送给光谱数据分析终端9。其中，如图2所示，为本专利技术的装置产生大焦斑的光路示意图，毛细管X射线平行束透镜3与毛细管X射线准直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大焦斑共聚焦X射线光谱分析装置，其特征在于，该装置包含：X射线光源、入射光路、探测光路、样品调节架(5)和光谱数据分析终端(9)；其中，所述X射线光源(1)用于发射X射线；所述入射光路和探测光路的重合区域构成探测微元；所述样品调节架(5)用于放置待检测样品，并调节待检测样品与所述探测微元接触的位置与接触面积大小；所述光谱数据分析终端(9)与所述探测光路和样品调节架(5)均通过总线连接，用于调控所述的样品调节架(5)，以及接收所述探测光路获得的射线光谱数据并对光谱数据进行分析处理；其中，所述入射光路包含：毛细管X射线平行束透镜(3)，其入口端与所述X射线光源(1)相对应，该X射线光源(1)发射的X射线从其入口端进入经其出口端射出至所述样品调节架(5)上的待检测样品；其中，所述探测光路包含：毛细管X射线准直器(7)，其用于接收所述X射线照射待检测样品产生的次级射线中某一角度的准平次级射线；以及X射线探测器(8)，其用于探测经所述毛细管X射线准直器(7)的准平次级射线，并将该准平次级射线的光谱数据发送给所述的光谱数据分析终端(9)；其中，所述毛细管X射线平行束透镜(3)与所述毛细管X射线准直器(7)的光束之间的夹角θ为5°～180°；所述毛细管X射线平行束透镜(3)入口端的直径小于出口端的直径；所述的探测微元形成的焦斑直径为5～60mm，该焦斑直径d由所述毛细管X射线平行束透镜(3)的入口端直径Din和毛细管X射线准直器(7)的直径D共同决定，其大小为：...

【技术特征摘要】
1.一种大焦斑共聚焦X射线光谱分析装置，其特征在于，该装置包含：X射线光源、入射光路、探测光路、样品调节架(5)和光谱数据分析终端(9)；其中，所述X射线光源(1)用于发射X射线；所述入射光路和探测光路的重合区域构成探测微元；所述样品调节架(5)用于放置待检测样品，并调节待检测样品与所述探测微元接触的位置与接触面积大小；所述光谱数据分析终端(9)与所述探测光路和样品调节架(5)均通过总线连接，用于调控所述的样品调节架(5)，以及接收所述探测光路获得的射线光谱数据并对光谱数据进行分析处理；其中，所述入射光路包含：毛细管X射线平行束透镜(3)，其入口端与所述X射线光源(1)相对应，该X射线光源(1)发射的X射线从其入口端进入经其出口端射出至所述样品调节架(5)上的待检测样品；其中，所述探测光路包含：毛细管X射线准直器(7)，其用于接收所述X射线照射待检测样品产生的次级射线中某一角度的准平次级射线；以及X射线探测器(8)，其用于探测经所述毛细管X射线准直器(7)的准平次级射线，并将该准平次级射线的光谱数据发送给所述的光谱数据分析终端(9)；其中，所述毛细管X射线平行束透镜(3)与所述毛细管X射线准直器(7)的光束之间的夹角θ为5°～180°；所述毛细管X射线平行束透镜(3)入口端的直径小于出口端的直径；所述的探测微元形成的焦斑直径为5～60mm，该焦斑直径d由所述毛细管X射线平行束透镜(3)的入口端直径Din和毛细管X射线准直器(7)的直径D共同决定，其大小为：2.根据权利要求1所述的大焦斑共聚焦X射线光谱分析装置，其特征在于，所述X射线光源(1)为由1个或若干个毛细管组成的X射线光管，X射线光源的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙学鹏，孙天希，刘志国，
申请(专利权)人：北京市辐射中心，北京师范大学，
类型：发明
国别省市：北京,11