CN100590429C - 一种用于同定型x荧光光谱仪的固定元素道分光器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于同定型X荧光光谱仪的固定元素道分光器，它包括有入射狭缝管组件、与入射管组件尾部连接的分光盒组件、与分光盒组件连接的出射狭缝管组件。本发明与公知的固定元素道分光器相比较，其内部有两条弯晶衍射光路，因此在分光器外形尺寸相同的情况下，本发明使每个分光器可以同时测定的元素种类由原来的一种元素变成为两种元素，这使得不加大真空测量室直径和增加分光器数量的情况下，采用本发明后仪器可同时测定的元素种类成倍增加，从而大大扩大仪器的应用范围。另一方面，在所需测定的元素种类一定的情况下，采用本发明后可以成倍减少分光器的数量和减小真空测量室的直径，从而使仪器结构大为简化，大幅度降低制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及测量设备领域，特别是涉及对X荧光光谱分析仪固定元素道分光器的改进。
背景技术
多元素同时测量型X荧光光谱仪(以下简称同定型WDXRFS)的真空测量室周边安装了若干个固定元素道分光器。每个采用曲面晶体(以下简称弯晶)的元素道分光器，由入射狭缝管组件、与入射狭缝管组件尾部连接的分光盒组件、与分光盒组件连接的出射狭缝管组件组成。被X光管的X射线照射后样品中的不同元素发出各自的特征X射线，其波长互不相同。这些X射线通过入射线狭缝管端部的狭缝和管内通道以θ角投射到分光盒组件内的分光晶体表面上，其中只有波长λ符合Bragg公式：nλ＝2dSinθ(n为衍射次数，一般为1，d为晶面间距)的元素特征X射线才能以同一θ角被分光晶体反射和聚焦，并通过出射狭缝管组件端部的狭缝进入探测器被检测。根据所检测到的该种元素特征X射线的强度即可计算样品中该元素的含量。其它元素的特征X射线因其波长不符合Bragg公式而被分光晶体和出射狭缝管管壁吸收。
公知的固定元素道弯晶分光器中只能安装一块弯晶，并且只有一条单通道光路，只能测定某一种固定的元素。因此，同定型WDXRFS可以同时测定的元素种类与所安装的分光器数量相同。由于安装空间的限制，在直径一定的真空测量室周边可以安装的分光器数量有限，因此仪器可以同时测定的元素种类受到限制。到目前为止，现有的功率≤200W的小型多道WDXRFS仪器中最多可安装12个公知的单弯晶元素分光器，即最多可同时测定12种元素。为了增加可测定元素的种类，不得不加大真空测量室的直径，导致样品至晶体的光程长度增加，由于检测到的X射线强度与光程长度成反比，因此为了保证元素的分析精度，必须加大仪器的功率。即便如此，在功率≥2000W的大型多道WDXRFS仪器中，最多也只能安装约30个公知的单弯晶分光器，而且此时仪器中已显得十分拥挤，安装、调试和维修均已相当困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于同定型X荧光光谱仪的固定元素道分光器，其可以同时测定两种元素，从而使同定型WDXRFS仪器的体积减小、测量的元素数量增多。
为实现上述目的，本发明采取技术方案：一种用于同定型X荧光光谱仪的固定元素道分光器，它包括有入射狭缝管组件、与入射狭缝管组件尾部连接的分光盒组件、与分光盒组件连接的两支出射狭缝管组件；
所述入射狭缝管组件包括有入射通道的管体、安装在该入射通道头部的狭缝宽度调节机构以及安装在该入射通道尾部的光栏板；所述出射狭缝管组件包括有出射通道的管体以及安装在该出射通道头部的狭缝板，该出射狭缝管组件的尾部与所述分光盒组件的盒体连接；所述分光盒组件包括有盒体以及安装在该盒体内部的弯晶组件，该弯晶组件包括有弯晶、晶体托架和入射角调节机构；所述入射通道的光轴通过弯晶的中心，其入射角等于被测元素的衍射角，所述出射通道的光轴通过弯晶的中心，其出射角等于入射角；
所述入射狭缝管组件的管体内的入射通道数量为两条，且其结构相同，各入射通道头部均设置一狭缝宽度调节机构，尾部均设置一光栏板；所述入射管组件的管体的尾部与盒体连接；
所述出射狭缝管组件的数量为两个，且其结构相同，每个出射狭缝管组件的尾部分别与分光盒组件的盒体连接；
所述分光盒组件的盒体内安装有两套弯晶组件，每套弯晶组件与一个入射通道和一个出射狭缝管组件构成一条衍射光路，该光路中，入射角和出射角相等。
上述的用于同定型X荧光光谱仪的固定元素道分光器中，所述入射狭缝管组件管体内的两路入射光轴与管体中心轴线之间的夹角为4°～6°；两路入射光轴的入射角分别为θ1和θ2，θ1和θ2分别为两种被测元素的衍射角，所述的两个出射狭缝管组件上的两条出射光轴的出射角分别为θ1和θ2。
上述的用于同定型X荧光光谱仪的固定元素道分光器中，所述各出射狭缝管管体的端部分别设置有一X射线探测器。具体来说，所述的X射线探测器为以下的一种：流气式正比计数器、封闭式正比计数器或者闪烁计数器。
上述的用于同定型X荧光光谱仪的固定元素道分光器中，所述入射狭缝管组件的管体的心轴线通过盒体的中心。
上述的用于同定型X荧光光谱仪的固定元素道分光器中，所述的弯晶为Johannson型、Johann型或对数螺旋曲面型；该弯晶的中心至入射、出射狭缝之间的距离为130～210mm。
本发明由于采取以上设计，其具有以下优点：
本发明与公知的固定元素道分光器相比较，在分光器外形尺寸相同的情况下，本发明使每个分光器可以同时测定的元素种类由原来的一种元素变成为两种元素，这使得在同定型WDXRFS仪器中不加大真空测量室直径和增加分光器数量的情况下，采用本发明后仪器可同时测定的元素种类成倍增加，从而大大扩大仪器的应用范围。
另一方面，在所需测定的元素种类一定的情况下，采用本发明后可以成倍减少分光器的数量和减小真空测量室的直径，从而使仪器结构大为简化，大幅度降低制造成本；还可使荧光X射线利用效率显著提高，并减小X光管功率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，为本发明所提供的一种用于同定型X荧光光谱仪的固定元素道分光器，它包括有入射狭缝管组件1、与此组件1尾部连接的分光盒组件2、与分光盒组件连接的出射狭缝管组件3；
入射狭缝管组件1包括有入射通道11的管体12、安装在该入射通道头部的狭缝宽度调节机构13以及安装在该入射通道尾部的光栏板14；出射狭缝管组件3包括有出射通道31的管体32以及安装在该出射通道头部的狭缝板33，该出射狭缝管组件3的尾部与分光盒组件的盒体21连接；分光盒组件2包括有盒体21以及安装在该盒体内部的弯晶组件4，该弯晶组件4包括有弯晶41、晶体托架42和入射角调节机构43；入射通道11的光轴通过弯晶41的中心，其入射角等于被测元素的衍射角，出射通道31的光轴通过弯晶41的中心，其出射角等于入射角；
入射狭缝管组件1的管体12内的入射通道11数量为两条，且其结构相同，各入射通道11头部均设置一狭缝宽度调节机构13，尾部均设置一光栏板14；入射狭缝管组件1的管体12的尾部与盒体21连接，其中心轴线通过盒体21的中心；
出射狭缝管组件3的数量也为两个，且其结构相同，每个出射狭缝管组件3的尾部分别与分光盒组件的盒体21连接；
另外，分光盒组件的盒体21内安装有两套弯晶组件4，每套弯晶组件4与一个入射通道和一个出射狭缝管组件构成一条衍射光路，该光路中，入射角和出射角相等。
本发明中，为了减小分光盒组件2的尺寸，所述入射狭缝管组件1管体内的两路入射光轴与管体中心轴线之间的夹角β1和β2为4°～6°；两路入射光轴的入射角分别为θ1和θ2，θ1和θ2分别为两种被测元素的衍射角，两个出射狭缝管组件3中的两条出射光轴的出射角分别为θ1和θ2。
上述实施例中，各出射狭缝管管体32的端部分别设置有一X射线探测器34，该X射线探测器34可以是流气式正比计数器、封闭式正比计数器或者闪烁计数器。
另外，上述的弯晶41为Johannson型、Johann型或对数螺旋曲面型；该弯晶41的中心至入射、出射狭缝之间的距离为130～210mm。
下面，举一具体实施例进行说明：
本发明提供的一个用于测定的Ca和Fe元素的分光器，图1中所示的上部通道用于测定Ca元素，2θ2＝113.09°β2＝4.9°，晶体为Johannson型LiF(200)弯晶，晶体中心至入射、出射狭缝的距离均为146.01mm；图1中所示的下部通道用于测定Fe元素，2θ1＝56.52°β1＝4.9°，晶体也为Johannson型LiF(200)弯晶，晶体中心至入射、出射狭缝的距离均为142.04mm。
Claims (10)
1、一种用于同定型X荧光光谱仪的固定元素道分光器，它包括：入射狭缝管组件、与入射狭缝管管组件尾部连接的分光盒组件、与分光盒组件连接的出射狭缝管组件；其特征在于：
所述入射狭缝管组件包括：入射通道的管体、安装在该入射通道头部的狭缝宽度调节机构以及安装在该入射通道尾部的光栏板；所述出射狭缝管组件包括：出射通道的管体以及安装在该出射通道头部的狭缝板，该出射狭缝管组件的尾部与所述分光盒组件的盒体连接；所述分光盒组件包括有盒体以及安装在该盒体内部的弯晶组件，该弯晶组件包括有弯晶、晶体托架和入射角调节机构；所述入射通道的光轴通过弯晶的中心，其入射角等于被测元素的衍射角，所述出射通道的光轴通过弯晶的中心，其出射角等于入射角；
所述入射狭缝管组件的管体内的入射通道数量为两条，且其结构相同，各入射通道头部均设置一狭缝宽度调节机构，尾部均设置一光栏板；所述入射狭缝管组件的管体的尾部与分光盒组件的盒体连接；
所述出射狭缝管组件的数量为两个，且其结构相同，每个出射狭缝管组件的尾部分别与分光盒组件的盒体连接；
所述分光盒组件的盒体内安装有两套弯晶组件，每套弯晶组件与一个入射通道和一个出射狭缝管组件构成一条衍射光路，该光路中，入射角和出射角相等。
2、根据权利要求1所述的用于同定型X荧光光谱仪的固定元素道分光器，其特征在于：所述入射狭缝管组件管体内的两路入射光轴与管体中心轴线之间的夹角为4°～6°；两路入射光轴的入射角分别为θ1和θ2，θ1和θ2分别为两种被测元素的衍射角，所述的两个出射狭缝管组件上的两条出射光轴的出射角分别为θ1和θ2。
3、根据权利要求1所述的用于同定型X荧光光谱仪的固定元素道分光器，其特征在于：所述各出射狭缝管管体的端部分别设置有一X射线探测器。
4、根据权利要求2所述的用于同定型X荧光光谱仪的固定元素道分光器，其特征在于：所述各出射狭缝管管体的端部分别设置有一X射线探测器。
5、根据权利要求3或4所述的用于同定型X荧光光谱仪的固定元素道分光器，其特征在于：所述的X射线探测器为以下的一种：流气式正比计数器、封闭式正比计数器或者闪烁计数器。
6、根据权利要求1或2或3或4所述的用于同定型X荧光光谱仪的固定元素道分光器，其特征在于：所述入射狭缝管组件的管体的中心轴线通过盒体的中心。
7、根据权利要求5所述的用于同定型X荧光光谱仪的固定元素道分光器，其特征在于：所述入射狭缝管组件的管体的中心轴线通过盒体的中心。
8、根据权利要求1或2或3或4或7所述的用于同定型X荧光光谱仪的固定元素道分光器，其特征在于：所述的弯晶为Johannson型、Johann型或对数螺旋曲面型；该弯晶的中心至入射、出射狭缝之间的距离为130～210mm。
9、根据权利要求5所述的用于同定型X荧光光谱仪的固定元素道分光器，其特征在于：所述的弯晶为Johannson型、Johann型或对数螺旋曲面型；该弯晶的中心至入射、出射狭缝之间的距离为130～210mm。
10、根据权利要求6所述的用于同定型X荧光光谱仪的固定元素道分光器，其特征在于：所述的弯晶为Johannson型、Johann型或对数螺旋曲面型；该弯晶的中心至入射、出射狭缝之间的距离为130～210mm。
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