一种样品所含元素的鉴定系统技术方案

本发明专利技术涉及一种样品所含元素的鉴定系统，包括：设置在同一光路的激光器、聚焦模块、固体靶、样品和X射线探测器；所述聚焦模块设置在所述激光器和所述固体靶之间；所述聚焦模块用于将所述激光器发出的激光进行聚焦；所述固体靶用于与经过所述聚焦模块聚焦后的激光发生相互作用，产生质子束；所述样品设置在所述固体靶和所述X射线探测器之间；所述样品用于在所述质子束轰击下，激发出X射线；所述X射线探测器用于根据所述X射线确定能量谱线以确定所述样品的元素种类。本发明专利技术能够实现对样品所含元素的无损和高质量检测。素的无损和高质量检测。素的无损和高质量检测。

【技术实现步骤摘要】
一种样品所含元素的鉴定系统


[0001]本专利技术涉及离子束分析领域，特别是涉及一种样品所含元素的鉴定系统。

技术介绍

[0002]离子束分析技术是用于材料科学领域的强大工具之一，虽然它们在越来越多的领域中有着重要的地位，但大多数离子束分析设备仍依赖传统加速器技术，在便携性、灵活性和探测性能等方面存在严重限制。尤其是在文化遗产领域中目前因缺乏适用于保护和保存艺术品和纪念碑等文物的技术和诊断方法而受到阻碍，所以迫切需要开发可以保护或恢复文化遗产的新技术和方法。这些技术需要满足价格便宜且能够被博物馆或修复中心广泛应用，又能够解决常规诊断技术无法解决的特殊问题。
[0003]由于传统加速器产生的质子束都是单一能量的，在样品的深度方向上剂量主要沉积在某一特定的深度，利用这种单能质子束激发X射线进行元素分析的方法只能分析样品在这一位置的所含元素。对于具有多层结构的文物样品(例如古代字画等)传统加速器进行分析可能会缺失一部分信息。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种样品所含元素的鉴定系统，以实现对样品所含元素的无损和高质量检测。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种样品所含元素的鉴定系统，包括：设置在同一光路的激光器、聚焦模块、固体靶、样品和X射线探测器；
[0007]所述聚焦模块设置在所述激光器和所述固体靶之间；所述聚焦模块用于将所述激光器发出的激光进行聚焦；所述固体靶用于与经过所述聚焦模块聚焦后的激光发生相互作用，产生质子束；所述样品设置在所述固体靶和所述X射线探测器之间；所述样品用于在所述质子束轰击下，激发出X射线；所述X射线探测器用于根据所述X射线确定能量谱线以确定所述样品的元素种类。
[0008]可选的，所述X射线探测器为反射式椭圆弯晶谱仪。
[0009]可选的，所述反射式椭圆弯晶谱仪包括晶体和成像板；所述晶体用于将不同能量的所述X射线反射到空间的不同位置；所述成像板用于根据所述空间的不同位置确定能量谱线。
[0010]可选的，所述聚焦模块为离轴抛面镜。
[0011]可选的，所述离轴抛面镜用于将所述激光的光斑聚焦到5微米。
[0012]可选的，所述激光器为高功率飞秒激光器。
[0013]可选的，所述样品设置所述固体靶的质子束的输出光路上；所述固体靶和所述样品之间的距离为4厘米。
[0014]可选的，所述聚焦后的激光以30度角轰击所述固体靶。
[0015]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0016]本专利技术提供的一种样品所含元素的鉴定系统，聚焦模块设置在激光器和固体靶之间；聚焦模块用于将激光器发出的激光进行聚焦；固体靶用于与经过聚焦模块聚焦后的激光发生相互作用，产生质子束；样品设置在固体靶和X射线探测器之间；样品用于在质子束轰击下，激发出X射线；X射线探测器用于根据X射线确定能量谱线以确定样品的元素种类。利用激光加速的质子束具体宽能谱的特征，可以一次获取样品不同深度的元素信息，实现样品的层析扫描。激光加速的质子束是脉冲式的束流，通过一发或者几发激光脉冲就可以产生足够多的X射线，从而确定样品的元素组成，并且在短时间内就可以完成元素分析，避免损害样品。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本专利技术提供的样品所含元素的鉴定系统示意图；
[0019]图2为成像板获得的原始数据和解谱得到的X射线能谱；
[0020]图3为本专利技术提供的样品所含元素的鉴定系统的工作流程图。
[0021]符号说明：
[0022]1‑
激光器，2
‑
激光，3
‑
离轴抛面镜，4
‑
固体靶，5
‑
质子束，6
‑
样品，7
‑
X射线，8
‑
反射式椭圆弯晶谱仪，9
‑
晶体，10
‑
成像板。
具体实施方式
[0023]下面将结合本专利技术实施例中的附图，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。
[0024]本专利技术的目的是提供一种样品所含元素的鉴定系统，以实现对样品所含元素的无损和高质量检测。
[0025]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0026]如图1所示，本专利技术提供的一种样品所含元素的鉴定系统，包括：设置在同一光路的激光器1、聚焦模块、固体靶4、样品6和X射线探测器。
[0027]所述聚焦模块设置在所述激光器1和所述固体靶4之间；所述聚焦模块用于将所述激光器1发出的激光2进行聚焦；所述固体靶4用于与经过所述聚焦模块聚焦后的激光发生相互作用，产生质子束5；所述样品6设置在所述固体靶4和所述X射线探测器之间；所述样品6用于在所述质子束5轰击下，激发出X射线7；所述X射线探测器用于根据所述X射线7确定能量谱线以确定所述样品6的元素种类。其中，固体靶4的厚度在微米量级。
[0028]在实际应用中所述X射线探测器为反射式椭圆弯晶谱仪8；用于探测质子束5激发
的X射线7。其中，所述反射式椭圆弯晶谱仪8包括晶体9和成像板10；所述晶体9用于将不同能量的所述X射线7反射到空间的不同位置；反射式椭圆弯晶谱仪8中的晶体9，将不同能量的X射线7反射到空间的不同位置，记录X射线7在不同位置的强度可以得到X射线7能谱信息。所述成像板10用于根据所述空间的不同位置确定能量谱线。成像板10是X射线探测介质，用于记录X射线7在不同空间位置的信号。
[0029]在实际应用中，所述聚焦模块为离轴抛面镜3。其中，所述离轴抛面镜3用于将所述激光的光斑聚焦到5微米。
[0030]在实际应用中，所述激光器1为高功率飞秒激光器。激光器1作为整个装置质子束5的驱动源。
[0031]在实际应用中，所述样品6设置所述固体靶4的质子束5的输出光路上；所述固体靶4和所述样品6之间的距离为4厘米。
[0032]在实际应用中，所述聚焦后的激光以30度角轰击所述固体靶4。
[0033]如图3所示，利用本专利技术提供的样品所含元素的鉴定系统进行样品元素分析的步骤如下：
[0034]步骤1：激光加速质子束
[0035]高功率飞秒激光器产生的激光经过离轴抛面镜将光斑聚焦到5微米，以30度轰击到图1中的固体靶上，激光与固体相互作用，产生了能量在MeV量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种样品所含元素的鉴定系统，其特征在于，包括：设置在同一光路的激光器、聚焦模块、固体靶、样品和X射线探测器；所述聚焦模块设置在所述激光器和所述固体靶之间；所述聚焦模块用于将所述激光器发出的激光进行聚焦；所述固体靶用于与经过所述聚焦模块聚焦后的激光发生相互作用，产生质子束；所述样品设置在所述固体靶和所述X射线探测器之间；所述样品用于在所述质子束轰击下，激发出X射线；所述X射线探测器用于根据所述X射线确定能量谱线以确定所述样品的元素种类。2.根据权利要求1所述的样品所含元素的鉴定系统，其特征在于，所述X射线探测器为反射式椭圆弯晶谱仪。3.根据权利要求2所述的样品所含元素的鉴定系统，其特征在于，所述反射式椭圆弯晶谱仪包括晶体和成像板；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：林晨，李东彧，方言律，程浩，颜学庆，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：