CN104897705B - 一种识别液体种类的x射线衍射谱仪与方法 - Google Patents

Abstract

一种识别液体种类的X射线衍射谱仪，包括：微焦斑X射线管，多毛细管半透镜A，被测试液体样品，多毛细管半透镜B，X射线探测器，电子学系统和计算机；其中，所述多毛细管半透镜A和多毛细管半透镜B分别位于被测试液体样品的两侧；所述多毛细管半透镜A小直径端对准所述微焦斑X射线管，大直径端对准被测试液体样品；所述多毛细管半透镜B大直径端对准被测试液体样品，小直径端对准X射线探测器；所述X射线探测器与电子学系统电连接，所述电子学系统与所述计算机电连接。上述衍射谱仪实现低功率、低成本、高分辨率的小型X射线衍射谱仪，而且设备简单。

Description

一种识别液体种类的X射线衍射谱仪与方法

技术领域

本发明涉及一种X射线衍射谱仪，具体涉及一种识别液体种类的X射线衍射谱仪和识别液体的方法。

背景技术

能量色散X射线衍射分析是利用X射线在晶体物质中的衍射效应进行物质结构分析的一种方法。其原理是从X射线源(X射线管等)发射出来的多色X射线束入射到某一点阵平面间距为d的原子面上时，在符合2dsinθ＝n入条件下，X射线探测器接受从样品衍射出来的X射线，从测量探测到的X射线的能量和强度判别晶体结构。能量色散X射线衍射分析的优点是X射线探测器在固定的角度进行测量，在测量过程中无需转动样品和X射线探测器，减少由于样品和X射线探测器的转动带来的误差。

常规的能量色散X射线衍射实验装置如图1所示，由X射线光源系统、狭缝准直系统、X射线探测系统三部分组成。一般X射线管1功率为2千瓦；狭缝准直系统2，3由宽度为1mm，高度为15mm的狭缝准直器组成，X射线源与样品、样品与X射线探测器的准直系统尺寸均大于400mm；X射线探测系统由能量色散X射线探测器4和电子学系统组成。

然而，常规的能量色散X射线衍射存在以下缺点：(1)采用2千瓦功率的X射线管，功率大，能量消耗多；(2)设备体积较大，准直系统调节步骤繁琐，耗时长；(3)角分辨率低；(4)设备昂贵。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的缺陷和问题，本发明提出一种识别液体种类的X射线衍射谱仪，可以实现低功率、低成本、高分辨率的小型X射线衍射谱仪，而且设备简单。

本发明是通过以下技术方案实现的：

所述X射线衍射谱仪包括：

微焦斑X射线管，多毛细管半透镜A，被测试液体样品，多毛细管半透镜B，X射线探测器，电子学系统和计算机；其中，所述多毛细管半透镜A和多毛细管半透镜B分别位于被测试液体样品的两侧；所述多毛细管半透镜A小直径端对准所述微焦斑X射线管，大直径端对准被测试液体样品；所述多毛细管半透镜B大直径端对准被测试液体样品，小直径端对准X射线探测器；所述X射线探测器与电子学系统电连接，所述电子学系统与所述计算机电连接。

进一步，所述微焦斑X射线管和多毛细管半透镜A设置于壳体A中，多毛细管半透镜B和X射线探测器设置于壳体B中；所述微焦斑X射线管和X射线探测器与被测试液体样品(3)的准直系统尺寸均小于80mm。

进一步，所述多毛细管半透镜A垂直于被测试液体样品的表面，所述多毛细管半透镜B与被测试液体样品的表面成0°～15°的夹角。

进一步，所述微焦斑X射线管为Oxford 50W的微焦斑X射线管。

进一步，所述X射线探测器为Amptek XR-100SDD X射线探测器。

进一步，所述电子学系统包括前置放大器、主放大器和多道分析器。

还包括一种识别液体种类的方法，微焦斑X射线管1发射的X射线，经多毛细管半透镜A2以全反射的方式在毛细玻璃管的内部进行传输，多毛细管半透镜A2收集从X射线源发出的发散X射线，出射的X射线呈锥形传输，发散度在0.1°左右，聚成X射线束后照射在样品3上，从液体样品衍射出来的X射线束通过另一个多毛细管半透镜B4，多毛细管半透镜B4收集从样品衍射的X射线，其收集角比附加狭缝或索拉狭缝的收集角大很多，多毛细管半透镜B4将收集样品衍射的X射线到X射线探测器5中，信号经过电子学系统6处理后，显示并存储在计算机7中。

本发明提供技术方案的有益效果是：

(1)使用50W微焦斑X射线管，降低设备成本；

(2)液体样品到X射线管及X射线探测器距离小于80mm，缩小了设备体积，可实现设备的小型化；

(3)缩短了探测时间，在20秒内完成测量；

(4)利用多毛细管X光透镜的特点，提高了谱仪的分辨率。

附图说明

图1常规的能量色散X射线衍射实验装置

图2是本发明结构示意图

主要附图标记说明：

1，微焦斑X射线管；2，多毛细管半透镜A；3，被测试液体样品；4，多毛细管半透镜B；5，X射线探测器；6，电子学系统；7，计算机。

具体实施方式

本发明由X射线光源系统、多毛细管半透镜准直系统、X射线探测系统三部分构成。X射线光源系统由50KV高压电源、OXFORD 50W微焦斑(50微米×50微米)X射线管组成；多毛细管半透镜准直系统由多毛细管半透镜A和多毛细管半透镜B组成。X射线经多毛细管半透镜A照射在液体样品上的X射线束斑直径为4mm，液体样品到X射线管及X射线探测器距离均小于80mm；X射线探测系统由Amptek XR-100SDD X射线探测器及PX5电子学系统组成。

多毛细管半透镜A2和多毛细管半透镜B4分别位于被测试液体样品3的两侧；多毛细管半透镜A2小直径端对准Oxford 50W微焦斑X射线管1，大直径端对准被测试液体样品3；多毛细管半透镜B4大直径端对准被测试液体样品3，小直径端对准Amptek XR-100SDDX射线探测器5；X射线探测器5与电子学系统6电连接，电子学系统6与所述计算机7电连接，其中，微焦斑X射线管1和多毛细管半透镜A2设置于壳体A中，多毛细管半透镜B4和X射线探测器5设置于壳体B中；微焦斑X射线管1和X射线探测器5与被测试液体样品3的准直系统尺寸均为80mm；多毛细管半透镜A2垂直于被测试液体样品3的表面，所述多毛细管半透镜B4与被测试液体样品3的表面成0°～15°的夹角，优选为10°；电子学系统6包括前置放大器、主放大器和多道分析器。

本发明通过以下方式实施：

参见附图2，从OXFORD 50W微焦斑(50微米×50微米)X射线管1出射的X射线，经多毛细管半透镜A2以全反射的方式在毛细玻璃管的内部进行传输，多毛细管半透镜A2收集从X射线源发出的发散X射线，出射的X射线呈锥形传输，发散度在0.1°左右，聚成X射线束后照射在样品3上，从液体样品衍射出来的X射线束通过另一个多毛细管半透镜B4，多毛细管半透镜B4收集从样品衍射的X射线，其收集角比附加狭缝或索拉狭缝的收集角大很多，多毛细管半透镜B4将收集样品衍射的X射线到Amptek XR-100SDD X射线探测器5中，信号经过电子学系统6处理后，显示并存储在计算机7中。

其中，多毛细管半透镜1前焦距f(光源到多毛细管半透镜入口端距离)为100.7mm，长度11为53.5mm，入口端外径r11为6.4mm，出口端外径r12为7mm，多毛细管半透镜2长度12为47.6mm，入口端外径r21为7mm，出口端外径r22为6.4mm。

多毛细管半透镜可以提高入射X射线强度，提高对液体样品的探测灵敏度。

以上所述，仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改和完善，这些修改和完善也应在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种识别液体种类的X射线衍射谱仪，其特征在于，所述X射线衍射谱仪包括：

微焦斑X射线管(1)，多毛细管半透镜A(2)，被测试液体样品(3)，多毛细管半透镜B(4)，X射线探测器(5)，电子学系统(6)和计算机(7)；其中，所述多毛细管半透镜A(2)和多毛细管半透镜B(4)分别位于被测试液体样品(3)的两侧；所述多毛细管半透镜A(2)小直径端对准所述微焦斑X射线管(1)，大直径端对准被测试液体样品(3)；所述多毛细管半透镜B(4)大直径端对准被测试液体样品(3)，小直径端对准X射线探测器(5)；所述X射线探测器(5)与电子学系统(6)电连接，所述电子学系统(6)与所述计算机(7)电连接,所述多毛细管半透镜A(2)垂直于被测试液体样品(3)的表面，所述多毛细管半透镜B(4)与被测试液体样品(3)的表面成0°～15°的夹角；所述微焦斑X射线管(1)和多毛细管半透镜A(2)设置于壳体A中，多毛细管半透镜B(4)和X射线探测器(5)设置于壳体B中；所述微焦斑X射线管(1)和X射线探测器(5)与被测试液体样品(3)的准直系统尺寸均小于80mm；所述微焦斑X射线管(1)为Oxford50W的微焦斑X射线管；所述X射线探测器(5)为Amptek XR-100SDD X射线探测器；所述电子学系统(6)包括前置放大器、主放大器和多道分析器。

2.一种识别液体种类的方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的X射线衍射谱仪，其包括如下步骤：微焦斑X射线管(1)发射的X射线，经多毛细管半透镜A(2)以全反射的方式在毛细玻璃管的内部进行传输，多毛细管半透镜A(2)收集从X射线源发出的发散X射线，出射的X射线呈锥形传输，发散度在0.1°左右，聚成X射线束后照射在样品(3)上，从液体样品衍射出来的X射线束通过多毛细管半透镜B(4)，多毛细管半透镜B(4)收集从样品衍射的X射线，其收集角比附加狭缝或索拉狭缝的收集角大很多，多毛细管半透镜B(4)将液体样品衍射出来的X射线收集到X射线探测器(5)中，信号经过电子学系统(6)处理后，显示并存储在计算机(7)中。