CN103837559B - 多靶扫描式快速测硫仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多靶扫描式快速测硫仪，由激发光源、探测装置、样品台、分析器、电路输出设备组成，其中样品台装置包括主盘、六个小样品盒、马达、齿轮、轴承等装置；在照射点固定的情况下，计算机控制主盘和样品盒分别在各自马达制动下做圆周运动，实现多靶多面积扫描，减少样品粒度和均匀度的影响；激发光源包括高功率X光管、设置于X光管出口的准直器、X光管高压；探测装置包括硅漂移探测器、探测器高压、电荷灵敏前置放大器及脉冲成型放大器，其中硅漂移探测器设置于X光管右边，本发明分析器采用数字化多道谱仪，对经放大器进行放大的探测器获取的原始信号进行分析处理，使原始信号转化为可用于分析的能谱，最后由计算机进行数据处理控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种多靶扫描式快速测硫仪，尤其是分析煤炭中硫分含量的多靶扫描式快速测硫仪，其属于元素快速分析领域。
背景技术
煤中含硫量的高低是评价商品煤质量的一个重要指标。一方面,它是煤质计价的一个较大影响因素；另一方面对发电用煤而言,过高的含硫量会导致锅炉尾部烟道腐蚀。而且,由于发电用煤量很大,煤中硫在锅炉燃烧过程中产生硫的氧化物,并随烟气排到大气中,极大地污染周围环境,严重时会形成酸雨,影响人们的正常生活,随着环保意识的提高，节能减排日趋重要。为了降低硫化物的排放，国家已立法强制燃煤企业脱硫脱硝。因此煤炭应用大户急需硫份快速检测或者在线检测系统，以便在源头进行高硫和低硫煤的混配，有效地降低能耗，保护环境。
目前，煤中硫的测量一般采用化学分析的方法，也有采用测硫仪进行分析，但目前的测硫仪大都是基于化学分析方法，一般都需要将样品在高温下燃烧，再用化学试剂与其反应从而计算出硫的含量。这种基于化学分析的测硫方法，由于需要在高温下燃烧，所以测量时间较长，设备长期在高温下使用，设备的可靠性也较低；由于需要用化学试剂，所以会对环境造成严重污染，对使用人员的身体健康造成损害；由于是人工操作，所以劳动强度较大，人为误差也较大。
最近也有一些学者提出采用物理方法来进行测硫，大都采用放射源做照射源，或者探测设备为正比计数管，但具有放射性污染，测量时间和精度都还不能满足工业要求。
因此，确有必要对现有技术进行改进以解决现有技术之不足。
发明内容
本发明提供一种无化学污染、无放射性污染、测量时间短、精度高、结构简单、安全可靠的多靶扫描式快速测硫仪。
本发明采用如下技术方案：一种多靶扫描式快速测硫仪，其包括激发光源、探测装置、样品台、分析器及电路输出设备，所述激发光源包括X光管、X光管高压及设置于X光管出口处的准直器，所述探测装置包括设置于X光管右边的硅漂移探测器、探测器高压、与硅漂移探测器连接的电荷灵敏前置放大器及与电荷灵敏前置放大器连接的脉冲成型放大器，所述样品台包括主盘、安装于主盘上的轴、分别与轴两端相配合的的轴承和锥形齿轮、通过轴承固定于主盘上的样品盒及为锥形齿轮和主盘提供动力的马达，所述电路输出设备包括与分析器连接的进行数据分析的计算机、控制马达转速的控制台及用于输出显示计算机分析出的数据的打印机及显示器。
所述分析器为数字化多道谱仪。
多靶扫描式快速测硫仪还包括有设置于所述激发光源、探测装置与数字化多道谱仪外侧的用于辐射防护与固定的铁箱。
所述硅漂移探测器铍窗为0.5毫米。
所述的X光管高压为15000伏。
所述激发光源的X光管与样品盒之间距离为34毫米，夹角为70度，所述准直器的直径为2毫米。
所述硅漂移探测器与样品盒之间距离为16毫米，夹角为70度。
所述锥形齿轮包括有使得所述锥形齿轮上下活动的弹簧和卡槽。
所述计算机控制主盘和样品盒分别在各自的马达制动下做圆周运动用以实现多靶多面积扫描。
本发明具有如下有益效果：
（1）.与现有测硫仪相比，采用高功率X光管作为激发光源，不产生化学污染和放射性污染；
（2）.由于X光管高压为15000伏，所发出的X射线能量最高为15keV，经铁板屏蔽无任何泄漏，故对使用人员没有辐射损害；
（3）.由于采用现今较为先进的硅漂移半导体探测器以及多道分析器，所以精度高，测量时间短，人为误差小，操作者劳动强度低；
（4）.对X光管、样品、探测装置之间的距离与角度都进行了模拟优化，样品台装置包括主盘、六个小样品盒、马达、齿轮、轴承等装置，在照射点固定的情况下，计算机控制主盘和样品盒分别在各自的马达制动下做圆周运动，实现多靶多面积扫描，减少样品粒度和均匀度的影响；
（5）.本发明多靶扫描式快速测硫仪无化学污染、无放射性污染、测量时间短、精度高、结构简单、安全可靠，使用方便。
附图说明
图1为本发明工作原理图。
图2为本发明样品台上主盘和样品盒示意图。
图3为本发明实现样品盒自传结构示意图。
其中：
1-X光管；2-准直器；3-硅漂移探测器；4-样品盒；5-铁箱；6-X光管高压；7-探测器高压；8-电荷灵敏前置放大器；9-脉冲成型放大器；10-数字化多道谱仪；11-计算机；12-控制台；13-打印机及显示器；14-主盘；15-马达；16-锥形齿轮；17-轴承；18-弹簧；19-卡槽；20-轴。
具体实施方式
请参照图1至图3所示，本发明多靶扫描式快速测硫仪，由激发光源、探测装置、样品台、分析器、电路输出设备组成。激发光源包括X光管1，准直器2及X光管高压6；探测装置包括硅漂移探测器3、探测器高压7、电荷灵敏前置放大器8、脉冲成型放大器9；样品台包括主盘14、六个小样品盒4（见图2）、马达15、锥形齿轮16、轴承17、轴20等装置，其中样品固定在样品台主盘14上的样品盒4中；分析器为数字化多道谱仪10，对经放大器进行放大的探测器获取的原始信号进行分析处理，使原始信号转化为可用于分析的能谱，然后输送给计算机11、控制台12、打印机及显示器13；其中准直器2设置于X光管1出口处，硅漂移探测器3设置于X光管1右边及样品台右上边；本发明中在照射点固定的情况下，计算机控制主盘14和样品盒4分别在各自的马达带动下转动进而实现多靶多面积扫描，减少样品粒度和均匀度的影响，然后通过数字化多道谱仪进行快速分析处理后通过计算机进行数据分析，并通过控制台12调节马达的转速，最后由打印机及显示器13将数据输出。
其中样品盒4经过轴承17固定在主盘14上，并且在马达15的制动下通过两个锥形齿轮16做圆周运动，转速由控制台12调节。并且锥形齿轮16包括弹簧18和卡槽19，这样锥形齿轮16可以上下活动。
本发明多靶扫描式快速测硫仪的工作原理为：激发光源发射X射线至样品上，样品台上的主盘14和样品盒4都分别做圆周运动，实现多靶多面积扫描，减少样品粒度和均匀度的影响；样品激发出硫的特怔X射线荧光，该荧光经过铍窗并由硅漂移探测器3接受而转化为电信号，再经脉冲成型放大器9成形放大后由数字化多道谱仪10区分出硫的特怔X射线荧光，再由计算机11进行数据分析，因为样品中硫的浓度与测硫仪得到的硫的特怔X射线荧光计数成正比，所以经计算机11数据分析后能得出样品中硫的含量，并且可以通过控制台12调节马达的转速，最后由打印机及显示器13将数据输出。
实施例1：
X光管高压6为15000伏，能有效地激发样品中硫的特怔X射线荧光；激发光源发射的X射线与样品4表面的夹角为70度，X光管l与样品表面的距离为34毫米，准直器2的直径为2毫米，保证测硫仪获得最佳的分辩率。
硅漂移探测器3与样品4表面之间夹角为70度，距离为16毫米，这些同样是为了保证分析仪获得较好的分辩率；硅漂移探测器铍窗为0.5毫米，减少荧光光谱中其它特怔X射线荧光光谱对硫的特怔X射线荧光光谱的干扰。
激发光源、探测装置与数字化多道谱仪10固定在3毫米的铁箱5中，该铁箱5不仅起到电屏蔽的作用，而且起到辐射屏蔽的作用，它使最高能量为15keV的X射线完全被屏蔽而无任何泄漏。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种多靶扫描式快速测硫仪，其包括激发光源、探测装置、样品台、分析器及电路输出设备，其特征在于：所述激发光源包括X光管（1）、X光管高压（6）及设置于X光管（1）出口处的准直器（2），所述探测装置包括设置于X光管（1）右边的硅漂移探测器（3）、探测器高压（7）、与硅漂移探测器（3）连接的电荷灵敏前置放大器（8）及与电荷灵敏前置放大器（8）连接的脉冲成型放大器（9），所述样品台包括主盘（14）、安装于主盘（14）上的轴（20）、分别与轴（20）两端相配合的的轴承（17）和锥形齿轮（16）、通过轴承（17）固定于主盘（14）上的样品盒（4）及为锥形齿轮（16）和主盘（14）提供动力的马达（15），所述电路输出设备包括与分析器连接的进行数据分析的计算机（11）、控制马达(15)转速的控制台(12)及用于输出显示计算机(11)分析出的数据的打印机及显示器(13)，所述计算机（11）控制主盘（14）和样品盒（4）分别在各自的马达（15）制动下做圆周运动用以实现多靶多面积扫描，减少样品粒度和均匀度的影响。
2.如权利要求1所述的多靶扫描式快速测硫仪，其特征在于：所述分析器为数字化多道谱仪（10）。
3.如权利要求2所述的多靶扫描式快速测硫仪，其特征在于：多靶扫描式快速测硫仪还包括有设置于所述激发光源、探测装置与数字化多道谱仪（10）外侧的用于辐射防护与固定的铁箱（5）。
4.如权利要求3所述的多靶扫描式快速测硫仪，其特征在于：所述硅漂移探测器（3）铍窗为0.5毫米。
5.如权利要求3或4所述的多靶扫描式快速测硫仪，其特征在于：所述的X光管（1）高压为15000伏。
6.如权利要求5所述的多靶扫描式快速测硫仪，其特征在于：所述激发光源的X光管（1）与样品盒（4）之间距离为34毫米，夹角为70度，所述准直器（2）的直径为2毫米。
7.如权利要求6所述的多靶扫描式快速测硫仪，其特征在于：所述硅漂移探测器（3）与样品盒（4）之间距离为16毫米，夹角为70度。
8.如权利要求7所述的多靶扫描式快速测硫仪，其特征在于：所述锥形齿轮（16）包括有使得所述锥形齿轮（19）上下活动的弹簧（18）和卡槽（19）。
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