一种质子激发制造技术

本发明专利技术公开一种质子激发

【技术实现步骤摘要】
一种质子激发X射线荧光分析系统及方法


[0001]本专利技术涉及离子束分析领域，特别是涉及一种质子激发
X
射线荧光分析系统及方法
。

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，虽然它们在生物医学
、
环境保护
、
考古等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珍贵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
。
[0003]质子诱导
X
射线荧光分析
(Proton InducedX
‑
ray Emission,PIXE)
是一种灵敏度高
、
快速
、
无损的离子束分析技术，利用加速器产生的质子轰击样品
。
在样品原子中产生内壳层空穴，当外层电子填充内壳层空穴时会放出特征
X
射线，通过探测该特征
X
射线的能量和强度可以确定样品中元素的种类和含量
。
[0004]现有的利用激光加速器进行
PIXE
分析的方案存在诸多问题，比如利用激光与靶相互作用产生的各种粒子束
(
质子
、
电子
、X
射线
)
同时辐照样品，导致粒子与样品作用过程复杂，难以定量解析样品中元素含量；其次，直接在靶后放置样品进行辐照会导致打靶产生的重离子溅射到样品上，污染文物样品；另外，激光加速产生的是宽能谱的粒子束，在样品中激发出特征
X
射线的深度不同，无法给出样品中元素的深度分布信息；并且粒子束在样品上的辐照区域无法调整，每一发束流只能作用在一个特定区域上，导致分析面积和效率受限
。
若利用传统加速器产生的质子束，其能量和在样品上辐照区域难以调整，只能分析有限面积和深度上的样品信息，其质子束的束斑大小仅为毫米或微米量级，在分析较大体积的样品或文物时效率很低，且对于具有多层结构的文物样品
(
例如古代字画等
)
，用传统加速器分析时可能会缺失很多信息
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种质子激发
X
射线荧光分析系统及方法，能够便捷地将不同能量的质子束传输并聚焦到样品的不同区域，提高分析的效率
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种质子激发
X
射线荧光分析系统，包括：真空靶室
、
真空束线腔
、
离轴抛物面镜
、
固体靶
、
三元四级磁铁
、
待测样品
、
铍窗以及
X
射线单光子
CCD
；
[0008]离轴抛物面镜和固体靶设置在真空靶室内；
[0009]真空靶室的侧面设置狭缝；真空束线腔通过狭缝与真空靶室相连；
[0010]三元四级磁铁套设在真空束线腔上靠近狭缝的一端处；
[0011]铍窗设置在真空束线腔外壁上，并与真空束线腔内的样品的位置对应；
[0012]X
射线单光子
CCD
与铍窗匹配设置；
[0013]真空靶室内的激光与固体靶相互作用，同时产生宽能谱的质子束
、
电子束和
X
射线；并通过调节三元四级磁铁的电流，传输和聚焦不同能量的质子束
。
[0014]可选地，还包括：高功率飞秒激光器；
[0015]高功率飞秒激光器用于产生激光
。
[0016]一种质子激发
X
射线荧光分析方法，用于实现所述的一种质子激发
X
射线荧光分析系统，所述的一种质子激发
X
射线荧光分析方法，包括：
[0017]利用离轴抛物面镜将激光进行聚焦，并以设定角度轰击到固体靶上，产生能量在
MeV
量级的质子束；
[0018]质子束通过狭缝进入真空束线腔，调节三元四级磁铁的电流，传输和聚焦不同能量的质子束；
[0019]利用
X
射线单光子
CCD
获取样品产生的特征
X
射线；
[0020]根据特征
X
射线进行样品所含元素的分析
。
[0021]可选地，聚焦后的激光的光斑的直径为5微米
。
[0022]可选地，所述设定角度为
30
度
。
[0023]可选地，所述质子束通过狭缝进入真空束线腔，调节三元四级磁铁的电流，传输和聚焦不同能量的质子束，之后还包括：
[0024]调节三元四级磁铁的电流，进行样品上聚焦的质子束的光斑的面积和位置
。
[0025]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：
[0026]本专利技术所提供的一种质子激发
X
射线荧光分析系统及方法，真空靶室内的激光与固体靶相互作用，同时产生宽能谱的质子束
、
电子束和
X
射线；并通过调节三元四级磁铁的电流，传输和聚焦不同能量的质子束
。
使得能量和在样品上辐照区域能够调整，进而可以分析不同面积和深度上的样品信息，本专利技术能够便捷地将不同能量的质子束传输并聚焦到样品的不同区域，提高分析的效率
。
附图说明
[0027]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
。
[0028]图1为本专利技术所提供的一种质子激发
X
射线荧光分析系统结构示意图；
[0029]图2为
X
射线能谱图；
[0030]图3为以
2.5MeV
能量的质子束为例，展示质子束在真空束线腔内的包络演化示意图
。
具体实施方式
[0031]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
。
[0032]本专利技术的目的是提供一种质子激发
X
射线荧光分析系统及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种质子激发
X
射线荧光分析系统，其特征在于，包括：真空靶室
、
真空束线腔
、
离轴抛物面镜
、
固体靶
、
三元四级磁铁
、
待测样品
、
铍窗以及
X
射线单光子
CCD
；离轴抛物面镜和固体靶设置在真空靶室内；真空靶室的侧面设置狭缝；真空束线腔通过狭缝与真空靶室相连；三元四级磁铁套设在真空束线腔上靠近狭缝的一端处；铍窗设置在真空束线腔外壁上，并与真空束线腔内的样品的位置对应；
X
射线单光子
CCD
与铍窗匹配设置；真空靶室内的激光与固体靶相互作用，同时产生宽能谱的质子束
、
电子束和
X
射线；并通过调节三元四级磁铁的电流，传输和聚焦不同能量的质子束
。2.
根据权利要求1所述的一种质子激发
X
射线荧光分析系统，其特征在于，还包括：高功率飞秒激光器；高功率飞秒激光器用于产生激光
。3.
一种质子激发
X
射线荧光分析方法，用于实现权利要求1‑2任...

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