X射线分析引擎和分析仪的支撑结构及高度对准的单色X射线光学器件制造技术

本发明专利技术公开了一种形成单色X射线光学器件的方法，该方法包括对单层材料加热，并且使该单层材料进行弯曲同时被加热，以便该单层材料在冷却之后保持它的弯曲形状。本发明专利技术还公开了一种用于形成X射线分析仪的方法，其包括：提供X射线激励路径，用于将X射线从X射线源引导向样品；提供X射线探测路径，用于从样品处收集荧光；其中，所述X射线激励路径和/或X射线探测路径包括至少一个单色X射线光学器件；以及形成至少一个单色X射线光学器件，并且包括使该单层材料进行弯曲同时被加热，以使得该单层材料在冷却之后保持它的弯曲形状。

Support structure of X ray analysis engine and analyzer and highly aligned monochromatic X ray optical devices

The invention discloses a method for forming monochromatic X ray optical devices, which includes heating single layer materials, bending the single layer materials and heating them at the same time, so that the single layer material can keep its bending shape after cooling. The invention also discloses a method for forming X ray analyzer includes X - ray path for X ray guidance from X ray source to provide samples; X ray path, used to collect fluorescence from the sample; wherein, the X - ray path and / or X ray path includes at least one monochromatic X ray optical devices; and forming at least one monochromatic X ray optical devices, and includes the single material bending while being heated, so that the single material maintains it's curved shape after cooling.

【技术实现步骤摘要】
X射线分析引擎和分析仪的支撑结构及高度对准的单色X射线光学器件本案是申请日为2012年10月25日、申请号为201280040742.6、专利技术名称为“X射线分析引擎和分析仪的支撑结构及高度对准的单色X射线光学器件”的专利技术专利申请的分案申请。相关申请的交叉参照本申请要求2011年10月26日提交的美国临时专利申请系列号No.61/551,602的优先权，因此该申请的全部内容在这里引入以作参考。本申请还涉及2005年8月23日公布的、名称为“XRFSystemIncludingFocusingOpticonExcitationSideandMonochromaticCollection”的美国专利No.6,934,359B2、2010年6月16日公布的、名称为“HighlyAlignedX-RayOpticandSourceAssemblyforPrecisionX-RayAnalysisApplications”的美国专利No7,738,630B2和2011年7月14日公开的、名称为“XRFSystemHavingMultipleExcitationEnergyBandsinHighlyAlignedPackage”的美国专利公开No.2011/0170666A1，这些专利中的每一个都转让给了X-RayOpticalSystems,Inc.、即本专利技术的受让人，以及因此这些专利每一个的全部内容在这里引入以作参考。
技术介绍
当前例如在玩具、环境空气和水中发现毒素的事件得到关注，并且因此而制订的法规决定紧急需要分析仪来进行毒素成分确定。先进的x射线荧光(XRF)分析仪在各种样品中的这些毒素和许多其他感兴趣物质的量化中可以扮演有价值的角色，例如消费产品中的毒素和石油产品中的各种有害成分。作为一个突出的例子，制造商、供应商、批发商、零售商和监管实体需要长期的解决方案，以对各种消耗品进行有毒成分的分析。许多新法规需要制造商探测许多成分如铅(Pb)、汞(Hg)、砷(As)、镉(Cd)、铬(Cr)、溴(Br)、硒(Se)、锑(Sb)、钡(Ba)和氯(Cl)。在欧盟法规中，在同匀材料中对于六价铬(Cr6+,)、Hg、Pb、多溴化联苯(PBB)和多溴化联苯醚(PBDE)的最大浓度而言为1000ppm，以及对于Cd而言为100ppm。新的美国儿童产品法规(CPSIA)更加严格得多。例如，玩具和儿童珠宝类中的最大允许铅值在产品的任何可接触部分处小于或者等于100ppm。目前的测量方法足够精确但是不能用于工厂车间，或者它们可以方便地用在工厂车间，但是不能接近足够的敏感或者重复。其结果是，需要真正适合此目的的分析仪来进行这种应用。一般地说，市场强烈需要一种快速、可靠、方便、非破坏性的、高度敏感的、定量的、划算的分析仪，以在线上的或实时地在制造设备上，或者在分销链的任何位置上，通过一台设备实现关键且决定性的测量。在该过程的最有利位置上可以消除污染的产品，从而基本上减轻或者甚至消除偶然的生产废料和错误。在分销的许多阶段中还被监管者强烈需要这样一种相同的能力，以校验材料和产品的一致性。在x射线分析系统中，高的x射线射束强度和较小的射束点尺寸大小，对于减少样品曝光时间、提高空间分辨率和因此改善信号对背景的比率和x射线分析测量的总质量，是重要的。在过去，在实验室中昂贵且功率大的x射线源如旋转阳极x射线管或者同步加速器是产生高强度x射线束所能做出的唯一选择。最近，x射线光学器件的研究借助使x射线聚焦可以实现x射线源的发散辐射的收集。x射线聚焦光学器件和较小低功率x射线源的组合，可以产生强度与通过更大高功率且更贵的装置所获得的强度相差不大的x射线射束。其结果是，基于较小不贵x射线源、激励光学器件和收集光学器件的组合的系统可大大地扩大了在例如小实验室和在该领域、工厂或者诊所等等中x射线分析设备的可用性和性能。在激励和/或探测路径中的x射线射束的单色化也有利于激励和/或探测与感兴趣的各种成分(铅等)相对应的x射线能量光谱的非常精确部分。x射线单色技术基于x射线在光学晶体例如锗(Ge)或者硅(Si)晶体上的衍射。弯曲的晶体可以提供从x射线源到目标之间的散射辐射的偏转，以及提供到达目标的光子的单色化。两种通用型的弯曲晶体公知为单曲面晶体和双曲面晶体(DCC)。使用在现有技术中公知为罗兰圆几何形状，单曲面晶体提供了二维聚焦，留下x射线辐射没有聚焦在第三或者垂直平面中。双曲面晶体提供了在所有三维中从源到目标点的x射线的聚焦。三维聚焦在本领域中称为“点对点”聚焦。本专利技术解决了在新型x射线分析系统中进行制造和安装这种单色光学器件的挑战，其中在该新型x射线分析系统中，不断需要改进性能和对准以及减少尺寸大小、重量、功率和费用。
技术实现思路
本专利技术解决了在x射线分析系统中制造、对准和安装这种单色光学器件过程中的难题。在这方面，本专利技术在一个方面是一种支撑结构，该结构具有多个高度对准的弯曲x射线光学器件，该支撑结构具有多个内部的部分或者完全对中的表面，所述光学器件安装在这些表面上，因此沿着它的中心光学轴线使所述光学器件对准并且因此对准源、样品和/或探测器，其中支撑结构与源、样品和/或探测器相组合使用。这些表面绕中心光学轴线可以被套装；及该支撑结构借助一些壁可以沿纵向绕中心光学轴线被分隔成多个部分。在聚焦单色型光学器件的一个实施例中，至少一个x射线光学器件包括弯曲的衍射光学器件，以接纳散射x射线射束并且使该x射线射束聚焦到聚焦区域。在改进的实施例中，该光学器件包括单层、塑性变形的LiF光学器件。该光学器件可以包括多个区段，每个区段弯曲成曲面形状并且在支撑结构内布置成弯曲型式。第一x射线光学器件可以使来自x射线源的第一能量实现单色化，以及第二光学器件可以使来自x射线源的第二能量或者韧致辐射能量实现单色化。在另一个实施例中，本专利技术涉及一种弯曲的单色x射线光学器件和形成它的方法，该光学器件包括单层材料，该单层可塑性变形成接受x射线能量并使之重新定向的形状。该材料可以是LiF，并且该光学器件可以是单曲面的或者双曲面的。该光学器件可以借助加热单层材料、以及使该层材料弯曲同时被加热来形成，以使得该单层材料在冷却之后保持它的弯曲形状，其结构刚度允许方便地安装在这里所公开的支撑结构中。此外，本专利技术还公开了一种形成单色X射线光学器件的方法，该方法包括对单层材料加热，并且使该单层材料进行弯曲同时被加热，以便该单层材料在冷却之后保持它的弯曲形状。本专利技术还公开了一种根据前述限定的方法所形成的弯曲的单色X射线光学器件，其中所述弯曲的单色X射线光学器件包括单层材料，其被塑性变形成可接受X射线能量并使之重新定向的形状。本专利技术还公开了一种用于形成X射线分析仪的方法，其包括：提供X射线激励路径，用于将X射线从X射线源引导向样品；提供X射线探测路径，用于从样品处收集荧光；其中，所述X射线激励路径和/或X射线探测路径包括至少一个单色X射线光学器件；以及形成至少一个单色X射线光学器件，并且包括使该单层材料进行弯曲同时被加热，以使得该单层材料在冷却之后保持它的弯曲形状。本专利技术还公开了一种根据前述方法形成的X射线分析仪，其中单色X射线光学器件包括单层材料，其被塑性变形成用于接受X射线能量并使之重新定向的弯曲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成单色X射线光学器件的方法，该方法包括对单层材料加热，并且使该单层材料进行弯曲同时被加热，以便该单层材料在冷却之后保持它的弯曲形状。

【技术特征摘要】
2011.10.26 US 61/551,6021.一种形成单色X射线光学器件的方法，该方法包括对单层材料加热，并且使该单层材料进行弯曲同时被加热，以便该单层材料在冷却之后保持它的弯曲形状。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该材料是LiF。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该光学器件是单曲面的。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该光学器件是双曲面的。5.一种根据权利要求1限定的方法所形成的弯曲的单色X射线光学器件，其中所述弯曲的单色X射线光学器件包括单层材料，其被塑性变形成可接受X射线能量并使之重新定向的形状。6.根据权利要求5所述的光学器件，其特征在于，该材料是LiF。7.根据权利要求5所述的光学器件，其特征在于，该光学器件是单曲面的。8.根据权利要求5所述的光学器件，其特征在于，该光学器件是双曲面的。9.一种用于形成X射线分析仪的方法，其包括：提供X射线激励路径，用于将X射线从X射线源引导向样品；提供X射线探测路径，用于从样品处收集荧光；其中，所述X射线激励路径和/或X射线探测路径包括至少一个单色X射线光学器件；以及形成至少一个单色X射线光学器件，其中包括对单层材料加热，并且使该单层材料进行弯曲同时被加热，以使得该单层材料在冷却之后保持它的弯曲形状。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，该材料是LiF。11.根据权利要求9所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈泽武，R·D·德莱尼，J·H·伯德特，辛凯，
申请(专利权)人：X射线光学系统公司，
类型：发明
国别省市：美国,US