CN101644689A

CN101644689A - 一种多靶材x光管

Info

Publication number: CN101644689A
Application number: CN200910184782A
Authority: CN
Inventors: 李玉花; 应刚
Original assignee: Jiangsu Skyray Instrument Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Skyray Instrument Co Ltd
Priority date: 2009-08-21
Filing date: 2009-08-21
Publication date: 2010-02-10

Abstract

一种多靶材X光管，涉及X荧光分析仪中X射线光管的技术领域。一种多靶材X光管，包括外壳、高压油、玻璃管、阴极、阳极靶、阳极、电子束、X射线、X射线窗口，阴极、阳极分别设置在内部形成真空的玻璃管两端，阳极靶设置在靠近阴极一端的阳极的端面上，阴极射出的电子束射到阳极靶上形成X射线，X射线穿过X射线窗口；上述阳极靶由若干个小靶面组成，位于X射线窗口的外周分布设置至少一块磁铁和自动光斑定位装置。本发明目的是提供一种由多种靶材构成靶面，且靶面利用率高、增加了分析范围、提高了靶面使用寿命的多靶材X光管。

Description

一种多靶材X光管

技术领域

本发明涉及X荧光分析仪中X射线光管的技术领域。

背景技术

目前X荧光分析仪中所使用的X光管都是固定阳极、单一靶材的X光管，所使用的靶材有铑、银、钨、钼、钯、铬、金等，但是选择任何一种靶材都有它的干扰元素和测量范围，使用者只能根据自己的应用范围来选择X光管。

因为X光管结构复杂，价格昂贵，用户不可能储备多个不同靶材的光管自己来更换X光管，只能用一支X射线管分析试样中的全部元素。因此如果有可以切换靶材的X射线管将会给用户带来极大的便利。

另外，X射线管中的靶材面积比较大，面积大约在314mm²～1256mm²，而真正有效的面积却很小，因为电子束打在靶面上的焦点直径仅为0.05mm～0.8mm之间，这样采用一面面积较大的靶材导致了靶材材料的浪费。电子束是以不偏转的方式射在靶面上的，时间久了会过度使用靶面上的一点，而其它位置并没有得到很好的利用，降低了靶面的使用寿命。从下面的图表2可以看出不同靶材的X光管的适用范围，便于使用者在不同情况下进行选择。

常用的不同靶材X光管适用范围

阳极重元素轻元素附注

适用于轻、重元素，RhK系线对Ag，

Rh Z＝45 良优

Cd，Pd有干扰

通常用于重元素的痕量分析，但不

Au Z＝79 优差

包括Au，As，Se

用于贵金属分析，MoK谱线激发Pt

Mo Z＝42 良差族元素L谱，并且不干扰Rh-Ag的K

系谱线

用于轻元素常规分析，Cr谱线干扰

Cr Z＝24 差优 Cr和Mn的测定，对激发Ti和Ca很

有效

双阳极侧窗靶

优优现用得较少

Sc/Mo；Cr/Au；Sc/W

图表2

发明内容

本发明目的是提供一种由多种靶材构成靶面，且靶面利用率高、增加了分析范围、提高了靶面使用寿命的多靶材X光管。

本发明为实现上述技术方案，采用如下技术方案：

一种多靶材X光管，包括外壳、高压油、玻璃管、阴极、阳极靶、阳极、电子束、X射线、X射线窗口，阴极、阳极分别设置在内部形成真空的玻璃管两端，阳极靶设置在靠近阴极一端的阳极的端面上，阴极射出的电子束射到阳极靶上形成X射线，X射线穿过X射线窗口；上述阳极靶由若干个小靶面组成，位于X射线窗口的外周分布设置至少一块磁铁和自动光斑定位装置。

比较好的是，本发明的小靶面的面积为0.13～314mm²。

比较好的是，本发明的小靶面的材料为铑、银、钨、钼、钯、铬、金其中的一种。

比较好的是，本发明的若干个小靶面至少有两种不同材料。

比较好的是，本发明的若干个小靶面被布置成若干个同心圆，中心位置布置使用频率较高的靶面，其余小靶面设置在使用频率较高的靶面的外周。

本发明中对射出的X射线光斑位置进行定位的自动定位调整装置，包括：

狭缝板，设置于X荧光光谱仪样品台上，且覆盖照射区；

所述狭缝板上设有位于照射区内，且互相垂直呈“L”字形的两条狭缝；

两个步进电机，分别使得样品台沿狭缝方向移动，并记录样品台的位移；

样品台移动控制系统，用于控制步进电机移动样品台；

光斑感应装置，设置于狭缝板，用于判定光斑与狭缝中心线重合。

作为优选方案，本发明利用X荧光光谱仪的检测分析系统作为光斑感应装置，接收X射线照射狭缝板后产生的X荧光或者透射的X射线并进行分析。

作为优选方案，本发明的光斑自动定位调整装置X射线照射狭缝板产生的X荧光的强度，当照射的光斑在狭缝板上移动至狭缝，产生的X荧光强度最小时，确定光斑与狭缝中心线重合。

作为优选方案，本发明的光斑自动定位调整装置X射线照射狭缝板所透射的X射线强度，当照射的光斑在狭缝板上移动至狭缝，透射的X射线强度最大时，确定光斑与狭缝中心线重合。

作为优选方案，本发明所述狭缝位于照射区的内侧边缘，且宽度不大于光斑的斑径。

本发明采用上述技术方案，与现有技术相比具有如下优点：

1、本发明的靶面由原来的一面改变为若干个小靶面，使得靶面的利用率得到了提高，同时也改变了X射线的射出角度，提高了靶面的使用寿命。

2、本发明为实现若干个靶面都能够利用起来，在玻璃管的外周布置由磁铁形成的磁场，通过场强来改变电子束的入射角度，从而改变原有的单一入射角度，延长了靶面的使用寿命。但是为了很好的捕捉X射线从玻璃管的射出位置，在X射线的射出区域设置光斑自动定位调整装置，能够准确的确定光斑的起始位置坐标，可精确地对光斑进行定位，同时也能快速地调整光斑至初始化位置。具有适用范围广泛，定位调整迅速精确的优点。

3、本发明结构简单，适用范围广，不仅适用于固定靶面，还适用于旋转靶面。位于壳体与玻璃管之间的高压油不仅具有散热的作用，还具有绝缘的作用。

4、本发明由于采取上述技术方案，使得X光管的分析范围增加了，使用者采购一件X光管，可以适用于多种场合，本发明在一个靶面上设置包括多种材料的若干个小靶面，从而极大降低了应用客户的采购成本。

附图说明

图1是无偏转的侧窗X射线光管的结构示意图。

图2是偏转后的侧窗X射线光管的结构示意图。

图3是偏转后的端窗X射线光管的结构示意图。

图4是本发明阳极靶的一种结构示意图。

图5是本发明自动光斑定位装置的一种结构示意图。

图6是本发明控制电子束发生偏转的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：

如图1、图2、图3所示，一种多靶材X光管，包括外壳9、高压油10、玻璃管1、阴极2、阳极靶3、阳极4、电子束5、X射线6、X射线窗口7，阴极2、阳极4分别设置在内部形成真空的玻璃管1两端，阳极靶3设置在靠近阴极2一端的阳极4的端面上，阴极2射出的电子束5射到阳极靶3上形成X射线6，X射线6穿过X射线窗口7；上述阳极靶3由若干个小靶面31组成，位于X射线窗口7的外周分布设置至少一块磁铁11和自动光斑定位装置8。

在图2、图3中，磁铁11与外壳9之间有一定的间隙，除了上述两种实施例外，还可以将磁铁11直接设置在外壳9的外壁上，同样能够实现本发明的有益效果。

如图4所示，本发明的小靶面31的面积为0.13～314mm²。小靶面31的材料为铑、银、钨、钼、钯、铬、金其中的一种。若干个小靶面31至少有两种不同材料。

如图4所示，本发明的若干个小靶面31被布置成若干个同心圆，中心位置布置使用频率较高的靶面，其余小靶面设置在使用频率较高的靶面的外周。

如图5所示，本发明的光斑自动定位调整装置8，包括：

狭缝板320，设置于X荧光光谱仪样品台上，且覆盖照射区；

所述狭缝板320上设有位于照射区内，且互相垂直呈“L”字形的两条狭缝；

两个步进电机310，分别使得样品台202沿狭缝方向移动，并记录样品台的位移；

样品台移动控制系统340，用于控制步进电机310移动样品台202；

光斑感应装置330，设置于狭缝板320，用于判定光斑与狭缝中心线重合。

如图5所示，作为一种实施例，包括X射线发射系统201、样品台202以及检测分析系统；其中，X荧光光谱仪的检测分析系统自身就具备接收X荧光或者X射线并进行定性分析的能力，因此可利用检测分析系统作为本发明所述的光斑感应装置330，除此之外，本发明所述的光斑定位调整装置还包括步进电机310、狭缝板320以及样品台移动控制系统340。

本发明利用X荧光光谱仪的检测分析系统作为光斑感应装置，接收X射线照射狭缝板后产生的X荧光或者透射的X射线并进行分析。

本发明的光斑自动定位调整装置X射线照射狭缝板产生的X荧光的强度，当照射的光斑在狭缝板上移动至狭缝，产生的X荧光强度最小时，确定光斑与狭缝中心线重合。

本发明的光斑感应装置感应X射线照射狭缝板所透射的X射线强度，当照射的光斑在狭缝板上移动至狭缝，透射的X射线强度最大时，确定光斑与狭缝中心线重合。

本发明的狭缝位于照射区的内侧边缘，且宽度不大于光斑的斑径。

本发明的样品台202上安装有狭缝板320，为了不影响样品台202的平整性，可将狭缝板，嵌入样品台202中。X射线发射系统201的照射光路面向狭缝板320，在狭缝板320正面设置的光斑感应装置330，其感应面也面向狭缝板320。图中，照射光路的主光轴成一定角度照射狭缝板320，产生的X荧光光路由光斑感应装置330的感应面所接收，然而这仅仅是一个非限制性的示例，因为本发明领域技术人员很容易知道，实际的照射光路是可以调整的，产生X荧光的出射角与照射光路的入射角基本相同，此外光斑感应装置330的感应面除了可接收产生的X荧光进行分析之外，还可以接收透射的X射线进行分析，所以光斑感应装置330并非仅装置于狭缝板320的正面，还可以置于其背面安装于样品台202的内部等等。

样品台移动控制系统340接收来自于光斑感应装置330的感应信号，控制步进电机310驱动样品台202移动。在现有技术中，样品台的移动主要为三维移动，除了控制样品台的升降至最佳照射距离之外，还能够在同一个照射平面内作两维平移。一般为了控制简便，两维平移分别通过两个步进电机进行，此处同样为现有的公知技术。而本发明中所述光斑定位调整装置便利用其中两维平移。

步进电机310包括垂直步进电机和水平步进电机，分别驱动样品台202在两个垂直或者水平方向上的移动，并将精确的位移信息反馈给样品台移动控制系统340。实际上样品台202相对于X射线发射系统201，进行样品检测以及光斑定位时只在一个两维的平面上进行移动，两者之间的距离保持恒定。另外，现有的X荧光光谱仪样品台在照射检测中，已经具备精确的移动能力，所以完全可以使用光谱仪原有的传动机构，而无需另行安装移动控制系统以及步进电机。

样品台202因为在照射平面内移动而可能被X射线照射的区域为照射区，照射区也即X射线光斑可能出现的区域。通常样品台的移动总是在两个方向上进行，其照射区为矩形，但这也仅仅是一个非限制性的示例，本领域技术人员知道，照射区完全可以为任意形状，完全取决于X荧光光谱仪自身的照射光路以及样品台的移动范围。

狭缝板320设置于样品台202上，且覆盖所述照射区。在狭缝板320上设有位于照射区内，且互相垂直呈“L”字形的两条狭缝；分别为垂直方向的狭缝以及水平方向的狭缝。这两条狭缝尽可能的设置于照射区内侧的边缘，以确保光斑的起始位置处于由该两条狭缝的中心线所构成的直角坐标系的第一象限。

狭缝板320的形状可根据样品台的实际空间进行设置。材质则根据需要进行选择，比如易于感应X射线激发产生X荧光，这样被照射之后容易形成较高强度的X荧光，而易于被光斑感应装置330所接收；或者可阻挡X射线，这样被照射后在狭缝以外的区域难以透射较明显的X射线，而易于被光斑感应装置330所辨别。

如图6所示，对于本发明在控制电子束偏转时，采用场强变化的方式。若小靶面位于一个同心圆上时，施加一定的场强即可；如果不止一个同心圆，则需要施加不同的场强，此时通过外接电源对线圈通电，使得线圈产生影响到磁铁的磁场，使得电子束产生偏转，并利用可调电阻来控制磁场的场强，提高靶面3上若干个小靶面31的利用率，延长X光管的使用寿命。

对于轰击到靶面3上电子束偏转，可采用下面两种方式来实现：1、磁场不旋转：用两个磁铁形成固定磁场，磁场线的方向与电子束射出起始位置的方向相互垂直，使得电子束在后续运动时发生偏转，位于靶面3上的若干个小靶面31都可以被电子束轰击到，提高了靶面的利用率。2、磁场旋转：只有一个磁铁，磁铁围绕靶面3外周旋转，同样产生与电子束射出起始位置的方向垂直的磁场线，使得电子束发生偏转。

另外，上述两种形式下，可以在阳极上增加转动机构，使得靶面发生旋转，增加各个小靶面接受偏转后电子束轰击的概率，能够延长各个小靶面的使用寿命，从而解决了使用者由于X光管结构复杂，价格昂贵，不可能储备多个不同靶材的光管的问题。

Claims

1、一种多靶材X光管，包括外壳(9)、高压油(10)、玻璃管(1)、阴极(2)、阳极靶(3)、阳极(4)、电子束(5)、X射线(6)、X射线窗口(7)，阴极(2)、阳极(4)分别设置在内部形成真空的玻璃管(1)两端，阳极靶(3)设置在靠近阴极(2)一端的阳极(4)的端面上，阴极(2)射出的电子束(5)射到阳极靶(3)上形成X射线(6)，X射线(6)穿过X射线窗口(7)；其特征在于上述阳极靶(3)由若干个小靶面(31)组成，位于X射线窗口(7)的外周分布设置至少一块磁铁(11)和自动光斑定位装置(8)。

2、根据权利要求1所述的多靶材X光管，其特征在于上述小靶面(31)的面积为0.13～314mm²。

3、根据权利要求1所述的多靶材X光管，其特征在于上述小靶面(31)的材料为铑、银、钨、钼、钯、铬、金其中的一种。

4、根据权利要求3所述的多靶材X光管，其特征在于上述若干个小靶面(31)至少有两种不同材料。

5、根据权利要求1所述的多靶材X光管，其特征在于上述若干个小靶面(31)被布置成若干个同心圆，中心位置布置使用频率较高的靶面，其余小靶面设置在使用频率较高的靶面的外周。

6、根据权利要求1所述的多靶材X光管，其特征在于上述光斑自动定位调整装置(8)，包括：

狭缝板，设置于X荧光光谱仪样品台上，且覆盖照射区；

样品台移动控制系统，用于控制步进电机移动样品台；

7、如权利要求6所述的多靶材X光管，其特征在于利用X荧光光谱仪的检测分析系统作为光斑感应装置，接收X射线照射狭缝板后产生的X荧光或者透射的X射线并进行分析。

8、如权利要求6所述的多靶材X光管，其特征在于光斑感应装置感应X射线照射狭缝板产生的X荧光的强度，当照射的光斑在狭缝板上移动至狭缝，产生的X荧光强度最小时，确定光斑与狭缝中心线重合。

9、如权利要求6所述的多靶材X光管，其特征在于光斑感应装置感应X射线照射狭缝板所透射的X射线强度，当照射的光斑在狭缝板上移动至狭缝，透射的X射线强度最大时，确定光斑与狭缝中心线重合。

10、如权利要求6所述的多靶材X光管，其特征在于所述狭缝位于照射区的内侧边缘，且宽度不大于光斑的斑径。