一种便携式X射线荧光分析仪制造技术

本实用新型专利技术提出一种便携式X射线荧光分析仪，属于X射线探测技术领域，包括激发源、探测器、电路模块和PC机，所述激发源发射出X射线束，当所述X射线束轰击待测样品时，待测样品即产生特征X射线，所述特征X射线被所述探测器转化为电信号，借助所述电路模块将幅度不等的输入脉冲分别计入不同的道址，形成能谱，然后再通过所述PC机对能谱数据进行优化处理后，输出测试结果。本实用新型专利技术的X射线荧光分析仪，检测范围广、性价比高、测量样品时间短、自动化程度高、稳定性强的能量色散X射线巧光分析仪，不仅能够检测有害物质，还能够检测冶金、矿产、工业等领域的样品。

A portable X ray fluorescence analyzer

The utility model provides a portable X ray fluorescence analyzer, which belongs to the technical field of X ray detection, including the excitation source, detector, circuit module and PC machine, the excitation source emits X ray beam, when the X ray beam bombardment of the sample, the sample which produces the characteristic X ray. Characteristic X ray by the detector into electrical signals through the circuit module to unequal amplitude input pulse respectively in different channel, the formation of energy spectrum, and then through the PC machine to optimize the processing of spectral data, the output test results. X ray fluorescence analyzer of the utility model, the energy dispersive X ray detection range, high cost, sample time is short, high degree of automation, strong stability of the smart optical analyzer, not only can detect harmful substances, can also be detected in metallurgy, mineral, industry and other fields of the sample.

【技术实现步骤摘要】
一种便携式X射线荧光分析仪
本技术属于X射线探测
，尤其是一种便携式X射线荧光分析仪。
技术介绍
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，我国设计的能量色散X射线荧光分析仪主要存在元素检测范围窄、能量分辨率和自动化程度低等问题。此外，我国研制的能量色散X射线荧光分析仪主要应用在有害物质的检测方面，其应用领域过于单一。
技术实现思路
本技术提供一种便携式X射线荧光分析仪，检测范围广、性价比高、测量样品时间短、稳定性强。本技术具体采用如下技术方案实现：一种便携式X射线荧光分析仪，包括激发源、探测器、电路模块和PC机，所述激发源发射出X射线束，当所述X射线束轰击待测样品时，待测样品即产生特征X射线，所述特征X射线被所述探测器转化为电信号，借助所述电路模块将幅度不等的输入脉冲分别计入不同的道址，形成能谱，然后再通过所述PC机对能谱数据进行优化处理后，输出测试结果。作为优选，所述激发源选用侧窗型XH-501X射线管，所述探测器选用性价比较高的R-100CR型Si-PIN探测器。作为优选，所述电路模块包括信号调理电路、FPGA控制电路、AD转换电路、DA转换电路和通信电路，用于将所述探测器输出的微弱信号进行成形放大，提取信号的幅值，并对信号的幅值进行计数和存储，最后将幅值和计数值发送到所述PC机进行显示。作为优选，所述信号调理电路包括成形放大电路和峰值保持电路，用于将探测器输出的微弱脉冲信号处理成所述AD转换电路可识别的标准信号。本技术提供的便携式X射线荧光分析仪，其有益效果在于：检测范围广、性价比高、测量样品时间短、自动化程度高、稳定性强的能量色散X射线巧光分析仪，不仅能够检测有害物质，还能够检测冶金、矿产、工业等领域的样品。附图说明图1为本技术X射线荧光分析仪的原理框图；图2为X射线的光路图；图3为电路模块的原理框图；图4为成形电路的电路图；图5为放大电路的电路图；图6为峰值保持电路的电路图；图7为AD转换电路的电路图；图8为DA转换电路的电路图；图9为通信模块的电路图。具体实施方式为进一步说明各实施例，本技术提供有附图。这些附图为本技术揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本技术的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。现结合附图和具体实施方式对本技术进一步说明。如图1所示，本实例提供一种便携式X射线荧光分析仪，包括激发源、探测器、电路模块和PC机，激发源发射出X射线束，当X射线束轰击待测样品时，被分析样品即产生特征X射线，此特征X射线被探测器转化为电信号，借助电路模块将幅度不等的输入脉冲分别计入不同的道址，形成能谱，然后再通过PC机对能谱数据进行优化处理后，输出测试结果。本实施例的激发源选用侧窗型XH-501X射线管，能够产生X射线，用它产生的X射线直接与样品的元素发生碰撞，使元素受到激发就可产生特征X射线。本实施例的探测器选用性价比较高的XR-100CR型Si-PIN探测器，能量分辨率和峰背比均较高，样品被X射线照射到探测器后可形成一定数量的电子-空穴对，称这些电子-空穴对为载流子，在外加电场的作用下电荷载流子就会向电场的两极作漂移运动形成电流，在这种情况下，所产生的载流子数目与入射射线的能量成正比，X射线的光路如图2所示。本实施例的电路模块主要包括信号调理电路、FPGA控制电路、AD转换电路、DA转换电路和通信电路，总体设计框图如图3所示，要负责将探测器输出的微弱信号进行成形放大，提取信号的幅值，并对信号的幅值进行计数和存储，最后将幅值和计数值发送到PC机进行显示。其中信号调理电路包括成形放大电路和峰值保持电路，将探测器输出的微弱脉冲信号处理成AD转换电路可识别的标准信号。成形放大电路分为成形电路和放大电路，成形电路如图4所示，为了减少探测器输出信号的脉冲堆积和脉冲宽度，并进一步提高计数率，采用一级RC微分电路对信号进行调理，但是探测器输出信号是一个上升沿陡，下降沿呈指数衰减的信号，此信号经过微分电路后会产生下冲现象，因此采用零极相淆电路来抵消掉RC微分电路的极点，从而消除信号的下冲现象，提髙信号的质量，由R1、C5构成微分电路，由R3、R6、C3构成了零极相消电路。放大电路如图5所示，采用两片可编程放大器件PGA207和PGA103组合放大，增益范围为1～20，PGA207和PGA103分别通过设置A0、A1的状态来调节放大倍数输出电压经过由LF412构成的电压跟随器后，输入到峰值保持电路，电路设计中之所以采用电压跟随器是因为它具有输入阻抗高，输出阻抗低的特点，并且能够对前后级电路起到隔离的作用，因此，采用电压跟随器可提高电路的抗干扰性。经过放大滤波后的信号是由一些幅度大小不等的脉冲信号组成的，这些信号的幅度代表不同的元素。因此为了鉴别元素的种类，需要峰值保持电路来鉴别信号的峰值并保持峰值。峰值保持电路包括对信号采样、保持、转换、复位等操作，电路图如图6所示，当系统初始化后，信号经过跟随器进入到由LM311构成的比较器即进入到U4的2引脚，若信号的幅值大于噪声阈值，则被认为是有效信号，否则被认为是噪声，不对其进行采样。如果是有效信号，U4的7引脚会产生一个上升沿信号给D触发器的11引脚，这样D触发器的9引脚Q就会输出高电平，开始对信号进行采样。有效信号经过二级管D1，对电容C8进行充电，直到C8两端的电压信号和峰值电压一致后才停止对C8充电。在充电的过程中，输入信号不断地和峰值电压进行比较，只有当峰值电压大于输入信号时，U2的7引脚才会输出高电平，此时D触发器的3引脚CLK产生一个上升沿，使触发器5引脚输出高电平。当处理器检测到D触发器5引脚输出为高时，开始启动AD转换。数据处理完成后，处理器发出信号，使D触发器的13引脚CLR为低电平，此时D触发器的8引脚将输出高电平，模拟开关被打开，电容开始放电，同时D触发器的5引脚也被清零，等待下一次采样。FPGA控制电路主要是通过巧制峰值保持电路、数模转换电路、模数转换电路和通信电路来使系统正常运行，本实施选用Altera公司的CycloneIV系列的FPGA器件，受限于页面篇幅，且FPGA控制电路为常规电路，故未附上具体电路图。AD转换电路是数据采集的重要部分，负责将输入的化冲信号、X射线管的电压信号和电流信号转换为数字量，本实施例用AD1674芯片，其内置采样保持器、时钟源、10伏基准电压源及缓冲器，其具体电路连接图如图7所示。本申请需要将PC机设定的X射线管电压值和电流值转换为模拟量，因此需要DA转换电路将PC机的数字信号转换为控制X射线管电压的模拟信号和控制电流的模拟信号，从而实现调压和调流的功能，便于样品的精确测量。本实施例选用DAC7512芯片负责将数字信号转换为模拟信号，DAC7512是12位的低功耗串行模巧数字转换器，其内部自带缓冲放大器，其具体电路连接图如图8所示。通信模块主要负责数据的传输，是PC机和仪器进行信息交本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式X射线荧光分析仪，其特征在于，包括激发源、探测器、电路模块和PC机，所述激发源发射出X射线束，当所述X射线束轰击待测样品时，待测样品即产生特征X射线，所述特征X射线被所述探测器转化为电信号，借助所述电路模块将幅度不等的输入脉冲分别计入不同的道址，形成能谱，然后再通过所述PC机对能谱数据进行优化处理后，输出测试结果。

【技术特征摘要】
1.一种便携式X射线荧光分析仪，其特征在于，包括激发源、探测器、电路模块和PC机，所述激发源发射出X射线束，当所述X射线束轰击待测样品时，待测样品即产生特征X射线，所述特征X射线被所述探测器转化为电信号，借助所述电路模块将幅度不等的输入脉冲分别计入不同的道址，形成能谱，然后再通过所述PC机对能谱数据进行优化处理后，输出测试结果。2.根据权利要求1所述的一种便携式X射线荧光分析仪，其特征在于：所述激发源选用侧窗型XH-501X射线管，所述探测器选用性价比较高的R-100CR型Si...

【专利技术属性】
技术研发人员：周孙武，
申请(专利权)人：福州金彼岸电力设备有限公司，
类型：新型
国别省市：福建,35