CN107402196A - X射线荧光分析仪器及用于其的样品容器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于测量粉末样品或轻质材料样品的X射线荧光分析仪器以及用于X射线荧光分析仪器的样品容器，X射线荧光分析仪器包括X射线发生装置、X射线探测装置和样品容器，样品容器由容器盖、容器侧壁和容器底部构成，用于存放样品，所述容器盖和所述容器侧壁中的至少一个内嵌多晶粉末材料。初级X射线穿透样品后会被样品容器中的多晶粉末衍射，部分衍射X射线会返回样品中再次激发荧光X射线，因此，从样品射出的荧光X射线信号会得到加强，从而提高了X射线荧光分析仪器的灵敏度。

Description

X射线荧光分析仪器及用于其的样品容器
技术领域
本发明涉及一种用于测量粉末样品或轻质材料样品中元素成分及其含量的X射线荧光分析仪器以及用于该X射线荧光分析仪器的样品容器。
背景技术
X射线荧光分析仪器是利用X射线管发射的初级X射线激发分析样品中被分析元素的特征X射线，并采用能量色散或波长色散的方法对特征X射线进行检测的一种元素分析仪器。在分析粉末样品或轻质材料(如食品或生物材料)样品时，X射线荧光分析仪器的结构如图1所示。该X射线荧光分析仪器10包括用于存放样品的样品杯11、X射线发生装置12以及X射线探测装置13。样品杯11包括样品盖110、圆筒形侧壁111、以及利用夹具113被固定在圆筒形侧壁111下方的麦拉膜112。X射线探测装置可以是基于分光晶体的波长色散型检测系统也可以是基于固体探测器的能量色散型的检测系统。
X射线发生装置12中的X射线管(有时还采用X射线滤光片和准直器)发射初级X射线a1和a2等。初级X射线可穿过麦拉膜112而照射(激发)在样品杯11中的样品(图未视)上，被照射的样品发射出X射线荧光，并且一部分荧光(如图1所示的Y1和Y2等)可被X射线探测装置13所接收，得到X射线荧光光谱。根据X射线荧光光谱，对样品进行元素定性和定量分析。
在样品是粉末或轻质材料(食品或生物材料等)的情况下，初级X射线激发样品后，会进一步穿透到样品杯11之外，并最终被X射线荧光分析仪器的外壳(图未视)所吸收，因而无法被再次利用来激发样品。如此，产生的荧光X射线总量少，导致X射线荧光分析仪器的灵敏度低。
为了解决上述问题，通常的做法是提高X射线管的功率、增大X射线探测装置13的探测面积(能量色散型)或者是尽量缩短X射线的光程。提高X射线管的功率和增大X射线探测装置13的探测面积(能量色散型)会增加整个X射线荧光分析仪器的制造成本，而且使用大功率X射线管时，还会增加X射线荧光分析仪器的体积。本发明通过改变样品容器的构造，提出一种提高分析粉末样品或生物样品时X射线荧光分析灵敏度的新方法。
发明内容
本发明提供一种用于X射线荧光分析仪器的样品容器，所述样品容器由容器盖、容器侧壁和容器底部构成，用于存放样品，其中，所述容器盖和所述容器侧壁中的至少一个内嵌有氟化锂等多晶粉末材料。由于多晶材料的衍射作用，穿透样品和容器壁的部分X射线会返回样品再次激发X射线荧光，这样会提高样品的X射线荧光总量，仪器的灵敏度会相应地得到提高。
所述容器盖具有可与所述样品接触的内表面和可与外界接触的外表面，所述容器盖在所述内表面和所述外表面之间的部分由包含所述多晶粉末的材料组成；所述容器侧壁具有可与所述样品接触的内侧面和可与外界接触的外侧面，所述容器侧壁在所述内侧面和所述外侧面之间的部分由包含所述多晶粉末的材料组成。如此，可以避免氟化锂多晶粉末污染样品杯21中的样品，并避免外界接触到氟化锂多晶粉末。
所述样品容器是圆筒形的样品杯，所述容器侧壁是圆筒形侧壁。
所述容器底部是利用夹具被固定在所述圆筒形侧壁下方的麦拉膜。
所述X射线荧光分析仪器包括X射线发生装置和X射线探测装置，所述X射线发生装置将X射线经过所述麦拉膜而入射到所述样品容器中的所述样品上，使得所述样品发射出X射线荧光，所述X射线探测装置对所述X射线荧光中的一部分进行探测。
本发明还提供一种X射线荧光分析仪器，包括：X射线发生装置、X射线探测装置和如上所述的样品容器，所述X射线发生装置将X射线经过所述麦拉膜而入射到所述样品容器中的所述样品上，使得所述样品发射出荧光，所述X射线探测装置对所述荧光中的一部分进行探测。
由于样品杯中内嵌多晶粉末的衍射作用，X射线发生装置发射出的X射线可以对样品杯中的样品进行多次照射(激发)，使得样品发出荧光信号得到增强。因此，X射线探测装置23可以检测到增强的荧光，从而能提高X射线荧光分析仪器20的灵敏度。
附图说明
图1是现有的X射线荧光分析仪器的部分结构示意图；
图2是根据本发明的X射线荧光分析仪器的部分结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的实施例进行具体说明。
图2是根据本发明的X射线荧光分析仪器的部分结构示意图。如图2所示，X射线荧光分析仪器20包括样品容器21、X射线发生装置22和X射线探测装置23。
样品容器21由容器盖210、容器侧壁211和容器底部212构成，用于存放样品。样品容器21是圆筒形样品杯(以下称为样品杯21)，容器侧壁211是圆筒形侧壁(以下称为侧壁211)。
容器底部212是利用夹具213被固定在侧壁211下方的麦拉膜(以下称为麦拉膜212)。X射线发生装置22将X射线(例如a1，a2)经过麦拉膜212而入射到样品杯21中的样品上，使得样品发射出荧光，X射线探测装置23对荧光中的一部分(例如d1，d2)进行探测。
容器盖210和侧壁211中的至少一个由包含多晶粉末的材料组成。本实施例中，例如，如图2所示，容器盖210和侧壁211两者都由包含多晶粉末的材料组成。多晶粉末可以是氟化锂。例如，多晶粉末还可以是氮化硼。其中，多晶粉末中所含元素的特征X射线能量位置与样品中的被分析元素的特征X射线能量位置不相同。
容器盖210具有可与样品杯21中的样品接触的内表面210a和可与外界接触的外表面210b，容器盖210在内表面210a和外表面210b之间的部分由包含例如氟化锂的材料组成。侧壁211具有可与样品杯21中样品接触的内侧面211a和可与外界接触的外侧面211b，侧壁211在内侧面211a和外侧面211b之间的部分由包含例如氟化锂多晶粉末的材料组成。如此，可以避免氟化锂多晶粉末污染样品杯21中的样品，并避免外界接触到氟化锂多晶粉末。
现有技术中的样品杯的侧壁通常是使用高密度聚乙烯或其他材料注模而成的。本发明中，例如，在样品杯21的侧壁211的内侧面211a和外侧面211b之间镶嵌氟化锂多晶粉末，并且在容器盖210的内表面210a和外表面210b之间镶嵌氟化锂多晶粉末，如图2中的点状物所示。
如图2所示，X射线发生装置22将X射线a1经过麦拉膜212而入射到样品杯21中的样品上，在激发样品之后，照射到侧壁211中的氟化锂多晶粉末。由于氟化锂多晶粉末的衍射作用，形成衍射光，例如b1、b2。衍射光b1照射到容器盖210中的氟化锂多晶粉末，由于氟化锂多晶粉末的衍射作用，再次形成衍射光c1。同时，衍射光b2再次照射到侧壁211中的氟化锂多晶粉末，由于氟化锂多晶粉末的衍射作用，再次形成衍射光c2。
衍射光b1、b2以及c1、c2在衍射过程中，分别会多次照射到样品杯21中的样品，因此，X射线a1照射样品的路径包括a1、b1、c1以及a1、b2、c2，最终穿透到样品杯21之外。由于经过衍射的X射线可以被再次利用，从而多次照射样品杯21中的样品，即，对样品进行多次激发，所以被多次激发的样品可以发出增强的X射线荧光d1、d2等(荧光信号)。如此，X射线探测装置23检测到增强的荧光d1、d2等，使得X射线荧光分析仪器20的灵敏度得到提高。
另外，图2中所示的X射线a1、a2、衍射光b1、b2、c1、c2以及荧光d1、d2仅仅是用于举例说明，并非穷举。
本实施例中，X射线探测装置23可以是基于分光晶体的波长色散型探测装置，或者是基于固体探测器的能量色散型探测装置。
虽然本发明的特定实施例已被描述，但这些实施例只通过实例的方式进行表述，并不意欲限制本发明的范围。实际上，本文描述的创新方法可以通过各种其他形式实施；此外，也可以进行对本文描述的方法和系统的各种省略、替代和改变而不背离本发明的精神。附后的权利要求及其等同内容的目的是涵盖落入本发明的范围和精神内的这样的各种形式或修改。

Claims (8)

1.一种用于X射线荧光分析仪器的样品容器，其特征在于，
所述样品容器由容器盖、容器侧壁和容器底部构成，用于存放样品，
其中，所述容器盖和所述容器侧壁中的至少一个镶嵌有多晶粉末材料。
2.如权利要求1所述的样品容器，其特征在于，所述容器盖具有可与所述样品接触的内表面和可与外界接触的外表面，所述容器盖在所述内表面和所述外表面之间的部分镶嵌有所述多晶粉末材料；
所述容器侧壁具有可与所述样品接触的内侧面和可与外界接触的外侧面，所述容器侧壁在所述内侧面和所述外侧面之间的部分镶嵌有所述多晶粉末材料。
3.如权利要求2所述的样品容器，其特征在于，所述多晶粉末材料中所含元素的特征X射线能量位置与所述样品中的被分析元素的特征X射线能量位置不相同。
4.如权利要求3所述的样品容器，其特征在于，所述多晶粉末材料是氟化锂多晶粉末或氮化硼多晶粉末。
5.如权利要求4所述的样品容器，其特征在于，所述样品容器是圆筒形的样品杯，所述容器侧壁是圆筒形侧壁。
6.如权利要求5所述的样品容器，其特征在于，所述容器底部是利用夹具被固定在所述圆筒形侧壁下方的麦拉膜。
7.如权利要求1-6中任一项所述的样品容器，其特征在于，所述X射线荧光分析仪器包括X射线发生装置和X射线探测装置，所述X射线发生装置将X射线经过所述麦拉膜而入射到所述样品容器中的所述样品上，使得所述样品发射出荧光，所述X射线探测装置对所述荧光中的一部分进行探测。
8.一种X射线荧光分析仪器，其特征在于，包括：X射线发生装置、X射线探测装置和如权利要求1-7中任一项所述的样品容器，
所述X射线发生装置将X射线经过所述麦拉膜而入射到所述样品容器中的所述样品上，使得所述样品发射出荧光，所述X射线探测装置对所述荧光中的一部分进行探测。
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