一种桌面式吸收谱仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种桌面式吸收谱仪，包括光学平台，还包括分析晶体、X光探测器、X光源和联动装置；分析晶体、X光探测器、X光源固定在光学平台上；X光探测器和X光源分别通过联动装置与分析晶体连接，X光探测器和X光源对称地同步移动并通过联动装置带动分析晶体进行被动移动，用以实现能量扫描，且能量扫描过程中分析晶体、X光探测器、X光源始终位于同一罗兰圆上。本实用新型专利技术采用了传统的罗兰圆几何原理进行设计，只需要移动X光探测器、X光源在罗兰圆上的相对位置就能够完成能量扫描过程，大大降低了机械结构的复杂度，有效的增加其布拉格角度范围，提升了整个谱仪的工作效率，也确保实现了X射线吸收谱/发射谱光谱联用功能。现了X射线吸收谱/发射谱光谱联用功能。现了X射线吸收谱/发射谱光谱联用功能。

A desktop absorption spectrometer

【技术实现步骤摘要】
一种桌面式吸收谱仪


[0001]本技术涉及仪器表征
，具体为一种桌面式吸收谱仪。

技术介绍

[0002]基于同步辐射光源发展起来的X射线吸收谱技术(XAS)、X射线发射谱技术(XES)近年来受益于更高亮度和更精细时间分辨能力的同步辐射光源的快速发展而不断地拓宽了应用领域，目前已经从传统的高能物理学领域跨越到功能材料、能源化学、地质学、环境科学、考古学等多个科学领域。特别需要指出的是，XAS和XES技术在能源科学方面的应用正在发挥着越来越重要的作用，如电能存储和催化材料的电子结构和配位结构表征。基于这些先进表征技术发展起来的原位在线监测方法给能源材料科学领域的研究人员带来了认识更深层次动力学机制的机会，同时也为开发新的能源材料提供了更加详实的理论和实验数据支撑。
[0003]然而，目前XAS和XES技术几乎完全依赖于同步加速器设施。尽管同步加速器设施提供了技术能力和用户支持的黄金标准，但不能忽略的是相比于国内/国际各个领域内庞大的科学研究团体而言，国内/国际上所开放的同步辐射加速器设施显得杯水车薪，远远无法满足来自于科学、工程以及其他
对XAS和XES光谱技术的需求。国内光源机时需求紧张已不言自明，近年来全国各地纷纷向国家相关部门申请建设各种类型的同步辐射光源就是一个明证。分析其内在原因是缺少一种类似于激光光谱，NMR，X射线衍射这样的简便的实验室装置，导致所有的样品表征，非原位的、原位的实验都需要通过同步辐射光源来进行操作。而实际情况是在很多情况下，用户的需求都是块材或粉末样品，应用到的测试模式也通常是透射模式，这些测试既不需要精细聚焦也不需要高通量，甚至连最基本的时间分辨也不需要，因此，若能够提供一款适用于实验室的便携式X射线吸收谱/发射谱谱仪将有利于解决掉大部分的常规测试需求，从而提升研究人员的效率。
[0004]常规实验室X光源近年来的发展为设计便携桌面式X射线吸收谱/发射谱谱仪提供了可能。由此设计的谱仪不仅能够满足一般科学研究工作的需求，而且能够将谱仪方法学拓展到其他工业领域中。此外，桌面式谱仪的便携性质带来的另一个好处就是其操作简单、快捷，对样品不再具有很严格的选择性，例如，有的样品易碎，对氧化的极度敏感性或具有严格生物学或放射学安全性考虑的样品在桌面式谱仪中都可以得到快速、准确的检测。更重要的是，桌面式谱仪机时充分，可以进行大量原位实验的前期准备工作以及各位先进原位表征方法学的探究，为未来在光源上展开的各类先进原位测试搭建更好的应用平台作铺垫。
[0005]目前，在谱仪的理论设计方面，存在着如下几种不同的几何方案：1.基于罗兰圆原理的Johann型和Johansson型谱仪，这类设计原理主要包括有X射线光源、分析晶体、检测器以及调节支架等部分，其中光源、分析晶体和检测器位于同一个罗兰圆上，并依赖于分析晶体的布拉格衍射规律实现能量扫描和分辨的功能；2.基于传统Von Hamos几何形状的Von Hamos型谱仪，在这种几何形状中，将光源和检测器放置在柱面分析晶体的轴上，这种布局
方式虽然能够在一定程度上实现谱的空间分辨功能，但无法对于光源进行有效聚焦而需要更大光通量的光源作为技术支撑。尽管这些技术的理论支撑完备，但需要考虑光源的可靠性、分析晶体的选择以及探测器的选择等诸多实际问题，想要设计制造实验室水平的桌面式光谱仪仍然存在着很大的难度。进一步地，若要兼顾实现XAS和XES光谱的联用在光路设计以及调试方面就存在着更大的难度。
[0006]X射线吸收谱/发射谱谱仪都需要依托于大科学装置
‑
同步辐射光源来运行。在实验室水平上开发出效果良好的X射线吸收谱/发射谱谱仪仍然具有一定的难度，具体的关键技术难点有如下几点：首先，实验室X射线光源的强度比同步辐射光源的强度要小好几个数量级，因此，利用实验室光源来设计桌面式X射线吸收谱/发射谱吸收谱仪不仅需要尽可能的提高其本身的光通量强度，同时还要对产生的光通量进行有效利用，以充分发挥光源本身的优势获取高质量的谱图；其次，在采集谱图过程中，需要对能量进行有效扫描，这不仅要求对光源进行单色化还需要实现不同能量的扫描，如何在不影响光强的情况下对X光源单色化并实现能量的有效扫描；再次，如何实现探测器对样品信号的有效采集。

技术实现思路

[0007]本技术所要解决的技术问题在于如何解决目前，X射线吸收谱/发射谱谱仪都需要依托于大科学装置
‑
同步辐射光源来运行的问题。
[0008]本技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
[0009]一种桌面式吸收谱仪，包括光学平台，还包括分析晶体、X光探测器、X光源和联动装置；所述分析晶体、X光探测器、X光源固定在光学平台上；所述X光探测器和X光源分别通过联动装置与分析晶体连接，所述X光探测器和X光源对称地同步移动并通过联动装置带动分析晶体进行被动移动，用以实现能量扫描，且能量扫描过程中分析晶体、X光探测器、X光源始终位于同一罗兰圆上。
[0010]本技术采用了传统的罗兰圆几何原理进行设计，将分析晶体、X光探测器、X光源设置在同一个罗兰圆上，能量扫描是通过对称地同步移动X光探测器和X光源，同时通过联动装置对分析晶体的位置进行细微调整以跟踪移动的罗兰圆，只需要移动X光探测器、X光源在罗兰圆上的相对位置就能够完成能量扫描过程，大大降低了机械结构的复杂度，有效的增加其布拉格角度范围，提升了整个谱仪的工作效率，也确保实现了X射线吸收谱/发射谱光谱联用功能。
[0011]优选地，还包括晶体支撑装置，所述晶体支撑装置包括直线导轨、第一导向块、支座和晶体支架；所述直线导轨固定在所述光学平台上；所述第一导向块套设在直线导轨并与所述直线导轨在其长度方向上滑动配合；所述支座固定在所述第一导向块上；所述晶体支架固定在支座上，所述分析晶体固定在晶体支架上。
[0012]优选地，还包括光源支撑装置，所述光源支撑装置包括第一直线位移台和光源垫块；所述第一直线位移台固定在所述光学平台上；所述光源垫块通过转轴连接在所述第一直线位移台的丝母上；所述X光源固定在所述光源垫块上。
[0013]优选地，还包括探测器支撑装置，所述探测器支撑装置包括第二直线位移台、位移台垫块、第三直线位移台和旋转台；所述第二直线位移台固定在所述光学平台上；所述位移台垫块通过转轴连接在所述第二直线位移台的丝母上；所述第三直线位移台固定在所述位
移台垫块上；所述旋转台通过转轴固定在所述第三直线位移台上；所述X光探测器固定在所述旋转台上。
[0014]优选地，所述联动装置包括第二导向块、第一转动连杆、第二转动连杆、第一导向连杆和第二导向连杆；所述第二导向块套设在直线导轨上并与所述直线导轨在其长度方向上滑动配合；所述第一转动连杆一端与所述第二导向块通过转轴连接，所述第一转动连杆另一端与所述第一导向块通过转轴连接；所述第二转动连杆一端所述第二导向块通过转轴连接，所述第二转动连杆另一端与所述光源垫块下端固定连接；所述第一导向连杆一端与所述第一导向块通过转轴连接，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种桌面式吸收谱仪，包括光学平台，其特征在于：还包括分析晶体、X光探测器、X光源和联动装置；所述分析晶体、X光探测器、X光源固定在光学平台上；所述X光探测器和X光源分别通过联动装置与分析晶体连接，所述X光探测器和X光源对称地同步移动并通过联动装置带动分析晶体进行被动移动，用以实现能量扫描，且能量扫描过程中分析晶体、X光探测器、X光源始终位于同一罗兰圆上。2.根据权利要求1所述的一种桌面式吸收谱仪，其特征在于：还包括晶体支撑装置，所述晶体支撑装置包括直线导轨、第一导向块、支座和晶体支架；所述直线导轨固定在所述光学平台上；所述第一导向块套设在直线导轨并与所述直线导轨在其长度方向上滑动配合；所述支座固定在所述第一导向块上；所述晶体支架固定在支座上，所述分析晶体固定在晶体支架上。3.根据权利要求2所述的一种桌面式吸收谱仪，其特征在于：还包括光源支撑装置，所述光源支撑装置包括第一直线位移台和光源垫块；所述第一直线位移台固定在所述光学平台上；所述光源垫块通过转轴连接在所述第一直线位移台的丝母上；所述X光源固定在所述光源垫块上。4.根据权利要求3所述的一种桌面式吸收谱仪，其特征在于：还包括探测器支撑装置，所述探测器支撑装置包括第二直线位移台、位移台垫块、第三直线位移台和旋转台；所述第二直线位移台固定在所述光学平台上；所述位移台垫块通过转轴连接在所述第二直线位移台的丝母上；所述第三直线位移台固定在所述位移台垫块上；所述旋转台通过转轴固定在所述第三直线位移台上；所述X光探测器固定在所述旋转...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈兴，范辉，黄伟峰，
申请(专利权)人：华研环科北京科技有限公司，
类型：新型
国别省市：