一种使用Ｘ射线荧光光谱仪测量镀层的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种使用Ｘ射线荧光光谱仪测量镀层的装置，包括高压发生器、Ｘ射线管、准直器、镜片、摄像头、探测器、多道板、计算机，高压发生器连接Ｘ射线管，给Ｘ射线管提供高电压，Ｘ射线管连接准直器，由探测器探测样品反射的Ｘ射线，将电信号转换为电脉冲，由放大器ＭＣＡ放大，放大后的信号传送到多道板，由多道板形成通讯信号传送到计算机处理。方法包括（１）产生高压；（２）在Ｘ射线管中，电子的动能主要转化为初级辐射；（３）采用不同大小和形状的准直器；（４）探测器窗口接收Ｘ荧光；（５）采用充满氙气的比例计数器；（６）放大器的信号传输到计算机中；（７）数据和样品的图像由显示器显示。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及核物理应用
，特别是一种使用X射线荧光光谱仪测量镀层的 装置及方法。
技术介绍
目前测量镀层的方法有磁感应测量法、电涡流测量法，电解测量法，超声波测量法 等，广泛被国内外的企业、工厂、贸易公司、检测机构所使用。但磁感应测量法只能用在磁性 产品，电涡流测量法只能测量非磁性产品，电解测量法要求测量面积大且对产品有破坏，超 声波测量设备制造复杂，操作不便。元素分析主要依靠化学分析法，化学分析法需要对样品破坏溶解，制样分析，操作 既复杂有花费时间，对操作员的素质要求也高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种使用X射线荧光光谱仪测量镀 层的装置及方法。X射线荧光光谱仪可以解决以上两大类测量方法的致命缺点，有准确、快速、无损、 多元素或镀层同时测量、操作简单、检测的费用低等优点。因此对提高测量精度、提高测量 工作效率具有极其重要的意义。技术解决方案1、使用功率高达100W稳定的高压直流电源给X射线管，使得X射线管发出的X射 线稳定，均勻。2、使用大窗口封闭式正比计数器，在短时间内，快速提高稳定的记数率，因此单次 测量只需十几秒就可以完成。可探测的元素范围从13号元素Al到92号元素U。3、使用全自动三维样品台，超大样品仓，无论是大样品，小样品，不规则样品，都可 以精确定位测量点。使用高精密彩色射像头辅助观察样品。样品图象清晰直观，减小人为 对焦而引起的误差。4、采用基本参数法软件，运用了严格的理论方程式，该方程式考虑到各种可能的 元素间的相互影响，基本参数包括物质吸收系数，X荧光产率，跃迁几率，转换几率等等，加 上硬件参数如X射线入射角、出射角、X射线管靶角、靶材、窗口材料和厚度、一次滤光材料 和厚度、二次滤光材料和厚度等等。一种使用X射线荧光光谱仪测量镀层的装置，包括高压发生器、X射线管、准直器、 镜片、摄像头、探测器、多道板、计算机，高压发生器连接X射线管，给X射线管提供高电压， X射线管连接准直器，由探测器探测样品反射的X射线，将电信号转换为电脉冲，由放大器 MCA放大，放大后的信号传送到多道板，由多道板形成通讯信号传送到计算机处理。所述准直器设置于X射线管的X射线出口，准直器用于准直X射线管产生X射线。所述准直器采用圆形，正方形，槽型形状。所述镜片设置在X射线的通道中。所述镜片折射形成图像信号，图像信号传输到摄像头，摄像头用于摄取图像信号。所述摄像头是CXD摄像机的摄像头。所述计算机连接高压发生器，并控制高压发生器。一种使用X射线荧光光谱仪测量镀层的方法，其步骤如下(1)计算机通过软件给高压发生器提供命令，高压发生器收到命令后打开高压；(2)高压发生器向X射线管输送高压，在X射线管中，由加热阴极产生的电子，电子 的动能主要转化为初级辐射；(3)采用不同大小和形状的准直器；可选择X射线射到工件上的形状和尺寸，X射 线通过准直器打到样品表面；(4)X射线到达样品表面后，样品被激发出X荧光，探测器窗口可接收X荧光；(5)辐射信号使用辐射探测器来测量，通常采用充满氙气的比例计数器；X射线荧 光辐射电离氙原子，自由电子的数目与X射线荧光辐射的能量成正比，探测器的电子转换 为电脉冲，由放大器MCA放大，脉冲的高度与辐射能量成正比；(6)放大器的信号传输到计算机中，采用基本参数方法，测试软件可根据相关的理 论计算得出镀层厚度和成分，甚至可以允许无标准片测量；(7)数据和样品的图像由彩色显示器显示。所述步骤(2)中，初级辐射就是韧致辐射和高强度的X射线荧光辐射，这两种辐射 的组合，最大能量为50KeV。所述步骤(3)中，可以测量小到约50X50 μ m的测量点。优点和积极效果1、分析元素范围Na(ll)_U(92)2、分析元素极限最薄0. 002um，最后达50um。最小含量达lppm，最大含量达 99. 99%。3、适合样品尺寸0. 1X0. 1X0. Imm到500X500X200mm。最小测量斑点为 0. 01mm2。4、分析精度第一层的精密度和准确度可达3%。第二层10%以内。最多可测6层。表1多种仪器测量同个铁上镀锌产品结果对照表(单位um) 注磁感应测量仪10秒测量一次，库仑测量仪60秒测量一次，X射线荧光光谱仪 10秒测量一次。从表1可以看出，X射线荧光光谱仪测量的稳定性和准确度远远高于磁感应测量 仪、库仑测量仪。附图说明图1是X射线荧光光谱仪的基本结构图；图2是X射线荧光光谱仪的工作原理图；图3是使用X射线荧光光谱仪测量镀层装置结构示意图。具体实施例方式图1是X射线荧光光谱仪的基本结构图；X射线荧光光谱仪由高压发生器、探测器、多道板、CXD摄像机组成。高压发生器产 生X射线，X射线照射样品。样品在X光的照射下产生不同强度的二次X光，即X荧光。用 CCD摄像机拍摄X荧光。图2是X射线荧光光谱仪的工作原理图；X射线荧光光谱仪的工作原理荧光是——原子或分子吸收一定能量的光子，然后释放出低能量的光子，在此过 程中产生的。X荧光是原子内层电子跃迁时释放出的能量转为成的光子。由于管压的存在，阴极产生大量电子轰击阳极，而阳极是由特殊物质做成的靶材， 不同的物质产生不同能量的X ray，在高速电子的轰击下产生一定强度的X ray穿过鈹箔 (用来收束X光)，最终照射在样品上。样品中的不同元素在X光的照射下产生不同强度的二次X光，称之为X荧光。由于从X荧光的强度可以推算出激发该荧光的元素含量，所以使 用这些特性，探测器检测后经过信号分析处理电路计算出物质含量或镀层厚度。图中用X射线管照的X光照射样品，样品在X光的照射下产生不同强度的二次X 光，即X荧光。用探测器探测X荧光。图3是使用X射线荧光光谱仪测量镀层装置结构示意图。1是高压发生器，2是X射线管，3是准直器，4是镜片，5是摄像头，6是图像信号，7 是X射线，8是X荧光(反射的X射线)，9是探测器，10是多道板，11是计算机，12是被测 样品，13是样品台。X射线荧光光谱仪测量镀层的装置，包括高压发生器1、X射线管2、准直器3、镜片 4、摄像头5、探测器9、多道板10、计算机11、被测样品12、样品台13。X射线荧光光谱仪测量镀层装置的组成和连接是，高压发生器1连接X射线管2， 准直器3连接X射线管2，准直器3设置于X射线管2的X射线出口，用于准直X射线管2 的X射线，在X射线7的通道设置有镜片4，镜片4折射形成图像信号6，图像信号6传输到 摄像头5，摄像头5用于摄取图像信号6。摄像头5是CCD摄像机的摄像头。准直器3采用圆形，正方形，槽型形状。镜片4设置在X射线7的通道中。探测器 9连接多道板10，多道板10连接计算机11。X射线荧光光谱仪测量镀层装置的的工作过程高压发生器1给X射线管2提供高电压，使X射线管2产生X射线，准直器3用于 准直X射线管2产生X射线，X射线经过准直器3准直，准直的X射线7在镜片4折射形成 的图像信号6由摄像头5摄取图像。经过准直器3准直的X射线7照射到样品12。样品在 X光的照射下产生的X荧光8，被探测器9探测，由探测器9将电(能量)信号转换为电脉 冲，由放大器MCA放大，放大后的信号传送到多道板10，由多道板10形成通讯信号传送到计 算机11处理。计算机11连接高压发生器1，并控制高压发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用Ｘ射线荧光光谱仪测量镀层的装置，包括高压发生器（１）、Ｘ射线管（２）、准直器（３）、镜片（４）、摄像头（５）、探测器（９）、多道板（１０）、计算机（１１），其特征在于，高压发生器（１）连接Ｘ射线管（２），给Ｘ射线管（２）提供高电压，Ｘ射线管（２）连接准直器（３），由探测器（９）探测样品（１２）反射的Ｘ射线，将电信号转换为电脉冲，由放大器ＭＣＡ放大，放大后的信号传送到多道板（１０），由多道板（１０）形成通讯信号传送到计算机（１１）处理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋涵华，
申请(专利权)人：上海优特化工有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]