一种材料内部荧光和衍射组合分析装置及分析方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种材料内部荧光和衍射组合分析装置及分析方法，涉及无损检测技术领域，包括X射线光源、三维运动台、入射准直器、出射准直器、能量分辨探测器、探测器；三维运动台用于放置样品，X射线光源位于三维运动台的一侧，探测器位于三维运动台的另一侧，入射准直器设置在第一移动机构上，出射准直器和能量分辨探测器设置在第二移动机构上；当采用成像模式时，X射线光源发射X射线，通过探测器对样品进行CT扫描；当采用荧光模式和衍射模式时，入射准直器通过第一移动机构移动至X射线光源和三维运动台之间，出射准直器和能量分辨探测器能够通过第二移动机构移动。本发明专利技术能够实现材料内部的化学成分和晶体结构组合信息无损检测。测。测。

【技术实现步骤摘要】
一种材料内部荧光和衍射组合分析装置及分析方法


[0001]本专利技术涉及无损检测
，特别是涉及一种材料内部荧光和衍射组合分析装置及分析方法。

技术介绍

[0002]采用实验室级别的X射线荧光联用衍射分析装置仅能获取金属块体材料表面几微米至几十微米深度的化学成分信息和物相信息。而要获取内部材料毫米级别深度的化学成分和物相组合信息，光源要么具有高的光子通量(同步辐射光源)，要么具有强的穿透能力(中子源)或二者兼而有之(高能同步辐射光源)。但是，诸多因素限制了这些试验装置的普遍应用：一方面，同步辐射光源和中子源均属于大型试验装置，建造、运行以及维护成本极高，因此，即便在全球范围内，这些试验装置都是极其稀缺昂贵的资源；另一方面，对于某些有毒有害、具有强辐射性的样品表征分析需要复杂的环境和场地保证，这些特殊试验环境的搭建通常耗费极大的人力和物力，有时甚至难以实现。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种材料内部荧光和衍射组合分析装置及分析方法，以解决上述现有技术存在的问题，实现材料内部的化学成分和晶体结构组合信息无损检测。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]本专利技术提供了一种材料内部荧光和衍射组合分析装置，包括X射线光源、三维运动台、入射准直器、出射准直器、能量分辨探测器、探测器；所述三维运动台用于放置样品，所述X射线光源位于所述三维运动台的一侧，所述探测器位于所述三维运动台的另一侧，所述入射准直器设置在第一移动机构上，所述出射准直器和所述能量分辨探测器设置在第二移动机构上；当采用成像模式时，所述X射线光源发射X射线，通过所述探测器对样品进行CT扫描；当采用荧光模式和衍射模式时，所述入射准直器通过所述第一移动机构移动至所述X射线光源和所述三维运动台之间，所述出射准直器和所述能量分辨探测器能够通过所述第二移动机构移动。
[0006]优选地，还包括测角仪，所述测角仪用于测量出射准直器和所述能量分辨探测器的转动角度。
[0007]优选地，所述探测器为平板探测器或线探测器。
[0008]优选地，所述入射准直器和所述出射准直器均为纵向准直器。
[0009]优选地，所述X射线光源采用重金属X射线光管。
[0010]优选地，所述X射线光源发射的X射线经过所述射准直器和所述出射准直器后，X射线的宽度为0.1mm，高度为20mm，长度为140mm。
[0011]本专利技术还提供了一种采用所述材料内部荧光和衍射组合分析装置的分析方法，包括以下步骤：
[0012]步骤一，将样品放置在三维运动台上，采用成像模式，开启X射线光源，使用探测器
进行CT扫描，然后进行三维重建，确定并定位样品内部的夹杂物；
[0013]步骤二，采用荧光模式，开启X射线光源，能量分辨探测器和出射准直器围绕三维运动台的中心旋转至与X射线光源发射出的X射线呈90
°
位置，对样品内部进行荧光分析；
[0014]步骤三，采用衍射模式，并采用透射方式，开启X射线光源，能量分辨探测器和出射准直器三维运动台的中心旋转，能量分辨探测器获得不同角度下样品的散射信号，从而获得材料内部的衍射信息。
[0015]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0016]本专利技术使用X射线计算机断层成像技术确定并定位样品内部夹杂物，使用能量分辨探测器对样品内部材料原位无损荧光和衍射组合分析，实现材料内部的化学成分和晶体结构组合信息无损检测。
[0017]本专利技术在实验室环境下基于重金属X射线光管，由于具有高能量，高穿透性特点，从而实现获取内部材料毫米级别深度的化学成分和晶体结构组合信息。
附图说明
[0018]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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本专利技术的材料内部荧光和衍射组合分析装置示意图(成像模式)；
[0020]图2为本专利技术的材料内部荧光和衍射组合分析装置示意图(荧光模式)；
[0021]图3为本专利技术的材料内部荧光和衍射组合分析装置示意图(衍射模式)；
[0022]图4为采用本专利技术的材料内部荧光和衍射组合分析装置及分析方法的三元锂电池内部正极材料荧光分析图；
[0023]图5为采用本专利技术的材料内部荧光和衍射组合分析装置及分析方法三元锂电池内部负极材料荧光分析图；
[0024]图6为采用本专利技术的材料内部荧光和衍射组合分析装置及分析方法三元锂电池内部正极材料衍射分析图；
[0025]图7为采用本专利技术的材料内部荧光和衍射组合分析装置及分析方法三元锂电池内部负极材料衍射分析图；
[0026]其中：1
‑
X射线光源，2
‑
三维运动台，3
‑
入射准直器，4
‑
出射准直器，5
‑
能量分辨探测器，6
‑
平板探测器，7
‑
样品，8
‑
机架。
具体实施方式
[0027]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付出创造性劳动的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。
[0028]本专利技术的目的是提供一种材料内部荧光和衍射组合分析装置及分析方法，以解决上述现有技术存在的问题，实现材料内部的化学成分和晶体结构组合信息无损检测。
[0029]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。
[0030]实施例一
[0031]如图1至图3所示：本实施例提供了一种材料内部荧光和衍射组合分析装置，包括机架8以及设置在机架8上的X射线光源1(重金属钨靶或铀靶)、三维运动台2、入射准直器3、出射准直器4、能量分辨探测器5、探测器；X射线光源1采用重金属X射线光管，三维运动台2能够旋转360
°
，三维运动台2用于放置样品7，X射线光源1位于三维运动台2的一侧，探测器位于三维运动台2的另一侧，入射准直器3设置在第一移动机构上，出射准直器4和能量分辨探测器5设置在第二移动机构上；当采用成像模式时，X射线光源1发射X射线，通过探测器对样品7进行CT扫描；当采用荧光模式和衍射模式时，入射准直器3通过第一移动机构移动至X射线光源1和三维运动台2之间，出射准直器4和能量分辨探测器5能够通过第二移动机构移动。
[0032]本实施例还包括测角仪，测角仪用于测量出射准直器4和能量分辨探测器5的转动角度。
[0033]本实施例中，探测器为平板探测器6或线阵探测器(即一次可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种材料内部荧光和衍射组合分析装置，其特征在于：包括X射线光源、三维运动台、入射准直器、出射准直器、能量分辨探测器、探测器；所述三维运动台用于放置样品，所述X射线光源位于所述三维运动台的一侧，所述探测器位于所述三维运动台的另一侧，所述入射准直器设置在第一移动机构上，所述出射准直器和所述能量分辨探测器设置在第二移动机构上；当采用成像模式时，所述X射线光源发射X射线，通过所述探测器对样品进行CT扫描；当采用荧光模式和衍射模式时，所述入射准直器通过所述第一移动机构移动至所述X射线光源和所述三维运动台之间，所述出射准直器和所述能量分辨探测器能够通过所述第二移动机构移动。2.根据权利要求1所述的材料内部荧光和衍射组合分析装置，其特征在于：还包括测角仪，所述测角仪用于测量出射准直器和所述能量分辨探测器的转动角度。3.根据权利要求1所述的材料内部荧光和衍射组合分析装置，其特征在于：所述探测器为平板探测器或线探测器。4.根据权利要求1所述的材料内部荧光和衍射组合分析装置，其特征在于：所述入射准直器和所述出射准直器均为纵向准直器。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦岭，蔡吉庆，张鹏程，唐涛，马策，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院材料研究所，
类型：发明
国别省市：