CN109342477A - 一种用于txrf分析仪的自适应样品台反馈系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种用于TXRF分析仪的自适应样品台反馈系统及控制方法，其中系统包括：底座、样品台、电动调节器、X射线源、X射线强度探测器和反馈控制系统；样品台安装于底座上；样品台与电动调节器之间放置样品，电动调节器用于调节样品角度；X射线源用于发射X射线至样品，X射线强度探测器用于检测样品反射的X射线强度。本申请通过电动调节器调节样品角度使得X射线强度探测器检测到的X射线强度为最大，则可以将样品角度调节到样品发生全发射时的倾斜角度，实现了样品角度的自动调节，保证了设备工作在全反射模式下，解决传统样品台角度人工进行调节耗时耗力且容易出现误差，导致最终的测量结果出现偏差的技术问题。

Description

一种用于TXRF分析仪的自适应样品台反馈系统及控制方法

技术领域

本发明涉及x射线荧光检测技术领域，尤其涉及一种用于TXRF分析仪的自适应样品台反馈系统及控制方法。

背景技术

过去三十年间，全反射X射线荧光(TXRF)在元素分析方面取得了巨大成功。它是一种应用广泛而又经济的多元素微量与痕量分析方法。与常规XRF相比，TXRF可以在没有基体效应的情况下，进行简单而可靠的定量分析。

TXRF分析仪对样品进行检测时，入射的原级射线入射到样品表面的角度将直接影响采集光谱信号的强弱和稳定性。特定基体的样品，其存在固定的临界角。当检测相同基体的样品时，若存在入射角度不一致，需要针对每个样品进行调节，以达到全反射临界角。

现有设备的样品载体通常先插入塑料支架上，或者放置于可调位移台上，然后，手动或者自动置于测量位置。通常设备在出厂前，测量位置已经标定完毕。但是由于运输过程中的颠簸或者其他原因，该测量位置需要在第一次使用或者使用一段时间后进行标定。又或者更换了基体材料，导致全反射角发生改变。这都需要对测量位置进行重新定义。现有TXRF实验平台大多提供额外的高度或者角度调节模块，若高度或者角度不适合，则需要人为调节至预期的最佳高度。

人工进行调节耗时耗力且容易出现误差，导致最终的测量结果出现偏差。

发明内容

本发明基于TXRF的工作特点，提出一种用于TXRF分析仪的自适应样品台反馈系统及控制方法，实现自动调整样品台角度，保证了设备工作在全反射模式下，解决传统样品台角度人工进行调节耗时耗力且容易出现误差，导致最终的测量结果出现偏差的技术问题。

本申请提供了一种用于TXRF分析仪的自适应样品台反馈系统，包括：底座、样品台、电动调节器、X射线源、X射线强度探测器和反馈控制系统；

所述样品台安装于所述底座上；

所述样品台与所述电动调节器之间放置样品，所述电动调节器用于调节样品角度；

所述X射线源用于发射X射线至样品，所述X射线强度探测器用于检测样品反射的X射线强度；

所述反馈控制系统连接所述电动调节器和所述X射线强度探测器，并通过所述电动调节器调节样品角度使得所述X射线强度探测器检测到的X射线强度为最大。

优选地，所述电动调节器上设置有预设数量个可伸缩的顶角，所述顶角用于顶住样品的基底，所述电动调节器具体通过调节所述顶角的伸缩实现调节样品的倾斜角度。

优选地，所述顶角的数量为三个。

优选地，所述样品的基底为石英玻璃。

优选地，所述底座包括基座和弹簧；

所述弹簧安装在所述基座与所述样品台之间。

优选地，所述基座具体为高度升降台；

所述高度升降台与所述反馈控制系统连接，受所述反馈控制系统控制调节高度。

优选地，还包括X射线荧光探头；

所述X射线荧光探头对齐样品，用于探测X射线荧光。

优选地，所述X射线荧光探头具体为硅漂移探测器。

本申请提供的一种用于TXRF分析仪的自适应样品台反馈控制方法，基于如上述的一种用于TXRF分析仪的自适应样品台反馈系统进行控制，包括：

将样品及其基底放置于样品台上；

通过电动调节器调节样品角度，同时通过X射线强度探测器检测样品反射的X射线强度；

记录样品角度与X射线强度的对应关系，当预设的所有角度对应的X射线强度都检测完毕后，选出X射线强度最大时对应的样品角度；

通过电动调节器调节样品角度为X射线强度最大时对应的样品角度。

优选地，将样品及其基底放置于样品台上后还包括：

通过高度升降台调节样品台，使得样品台上的样品基底与电动调节器上面的顶角全部接触。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本申请提供了一种用于TXRF分析仪的自适应样品台反馈系统及控制方法，其中系统包括：底座、样品台、电动调节器、X射线源、X射线强度探测器和反馈控制系统；所述样品台安装于所述底座上；所述样品台与所述电动调节器之间放置样品，所述电动调节器用于调节样品角度；所述X射线源用于发射X射线至样品，所述X射线强度探测器用于检测样品反射的X射线强度；所述反馈控制系统连接所述电动调节器和所述X射线强度探测器，并通过所述电动调节器调节样品角度使得所述X射线强度探测器检测到的X射线强度为最大。本申请通过所述电动调节器调节样品角度使得所述X射线强度探测器检测到的X射线强度为最大，则可以将样品角度调节到样品发生全发射时的倾斜角度，实现了样品角度的自动调节，保证了设备工作在全反射模式下，解决传统样品台角度人工进行调节耗时耗力且容易出现误差，导致最终的测量结果出现偏差的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请提供的一种用于TXRF分析仪的自适应样品台反馈系统的示意图；

图2为本申请提供的一种用于TXRF分析仪的自适应样品台反馈系统中电动调节器的示意图；

图3为本申请提供的一种用于TXRF分析仪的自适应样品台反馈控制方法的一个实施例的示意图；

其中，附图标记为：

1、高度升降台；2、弹簧；3、样品台；4、样品及基底；5、X射线强度探测器；6、电动调节器；7、X射线荧光探头；8、反馈控制系统。

具体实施方式

本发明基于TXRF的工作特点，提出一种用于TXRF分析仪的自适应样品台反馈系统及控制方法，实现自动调整样品台角度，保证了设备工作在全反射模式下，解决传统样品台角度人工进行调节耗时耗力且容易出现误差，导致最终的测量结果出现偏差的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本申请提供了一种用于TXRF分析仪的自适应样品台3反馈系统的一个实施例，包括：底座、样品台3、电动调节器6、X射线源、X射线强度探测器5和反馈控制系统8；

样品台3安装于底座上；

样品台3与电动调节器6之间放置样品及其基底4，电动调节器6用于调节样品角度；

X射线源用于发射X射线至样品，X射线强度探测器5用于检测样品反射的X射线强度；

反馈控制系统8连接电动调节器6和X射线强度探测器5，并通过电动调节器6调节样品角度使得X射线强度探测器5检测到的X射线强度为最大。

需要理解的是，通过电动调节器6调节样品角度使得X射线强度探测器5检测到的X射线强度为最大可以是预设若干个样品角度，然后分别检测这些样品角度对应的X射线强度，得到样品角度和X射线强度的对应关系，然后从检测到的X射线强度中选择最高的值，然后得到最高的值对应的样品角度，该样品角度就是使得X射线强度探测器5检测到的X射线强度为最大的样品角度。

本申请通过电动调节器6调节样品角度使得X射线强度探测器5检测到的X射线强度为最大，则可以将样品角度调节到样品发生全发射时的倾斜角度，实现了样品角度的自动调节，保证了设备工作在全反射模式下，解决传统样品台3角度人工进行调节耗时耗力且容易出现误差，导致最终的测量结果出现偏差的技术问题。

以上是对本申请提供了一种用于TXRF分析仪的自适应样品台3反馈系统的一个实施例进行详细的描述，以下将对本申请提供了一种用于TXRF分析仪的自适应样品台3反馈系统的另一个实施例进行详细的描述。

请参阅图1，本申请提供了一种用于TXRF分析仪的自适应样品台3反馈系统的另一个实施例，包括：底座、样品台3、电动调节器6、X射线源、X射线强度探测器5和反馈控制系统8；

样品台3安装于底座上；

样品台3与电动调节器6之间放置样品及其基底4，电动调节器6用于调节样品角度；需要理解的是，电动调节器6为了能够调节样品角度，一般会与样品下的基底接触，通过调节基底的倾斜角度来调节样品角度，这样不会损坏样品。

X射线源用于发射X射线至样品，X射线强度探测器5用于检测样品反射的X射线强度；需要说明的是，X射线源和X射线强度探测器5设置的位置不固定，一般是样品旁，能够实现上述功能即可，即X射线强度探测器5一般设置在样品反射的X射线射出直线上。

反馈控制系统8连接电动调节器6和X射线强度探测器5，并通过电动调节器6调节样品角度使得X射线强度探测器5检测到的X射线强度为最大。

请参阅图2，电动调节器6上设置有预设数量个可伸缩的顶角，顶角用于顶住样品的基底，电动调节器6具体通过调节顶角的伸缩实现调节样品的倾斜角度。该顶角的形状可以是圆锥型、圆柱形或者是圆柱加球形顶部等，此处不再赘述。这些顶角的分布一般是均匀分布。顶角顶住石英基底，电动调节器6在收到反馈控制系统8后调节顶角的伸缩，从而对基底的倾斜角度进行调节。可以理解的是，顶角根部可以设置有丝杆步进电机等方式实现顶角的伸缩。

需要说明的是，电动调节器6调节样品角度的方式很多，可以是本申请设置的顶角接触的方案，也可以是通过圆环接触基底的方式等，本申请中通过顶角接触，通过顶角伸缩来进行样品角度调节的方式为最佳的方案，装置制造成本低，简单可靠，误差小。

顶角的数量最佳为三个。顶角数量为三个的时候，既能较好地调节样品角度，又能节省材料，节约装置成本，是最优的方案。

样品的基底为石英玻璃。石英玻璃的全反射角在0.1°左右，对样品不会造成太大影响，并且硬度足够，可以在顶角的接触中稳定保持原有的特性。

底座包括基座和弹簧2；弹簧2安装在基座与样品台3之间。弹簧2，用于软性连接样品台3与高度升降台1。并对样品台3提供支撑力。

基座具体为高度升降台1；

高度升降台1与反馈控制系统8连接，受反馈控制系统8控制调节高度。高度升降台1用于支撑、升降样品台3。被反馈控制系统8电动控制。高度升降台1的升降方式可以是通过丝杆电机等方式，此处不再赘述。

还包括X射线荧光探头7；

X射线荧光探头7对齐样品，用于探测X射线荧光。

X射线荧光探头7具体为硅漂移探测器(SDD)。

下面本实施例的技术方案简述将系统调整至全反射状态的过程：当一样品制作完成，连同其基底被放置在样品台3上。控制系统控制高度升降台1，将样品台3提升，直到基底与电动调节器6上面的三个顶角全部接触，并压缩部分弹簧2。此时打开X射线源，X射线直接或者反射入射到样品上，在基底上发生反射，反射光被X射线强度探测器5接收，探测器反馈当前强度信号至反馈控制系统8。由于当前基底倾角未知，不能确定当前是否发生全发射，所以反馈控制系统8发出命令至电动调节台，改变其中一个顶角的长度，由于弹簧2对样品台3的作用力，使得在改变了顶角长度后，基底依然紧紧接触三个顶角，从而改变了基底的倾角。倾角改变后，反射光的强度和出射角度理应发生变化，由于改变量非常小，出射角度的改变也较小，反射光依然可以被X射线强度探测器5接收，并将改变角度后的强度信号反馈至控制系统。反馈系统判断改变前后的强度差异，从而判断顶角长度的变化量，重复调节多次。由于发生全发射时，入射光的强度几乎全部被反射，所以X射线强度探测器5接收的信号理应最大。所以反馈系统寻找到X射线强度探测器5反馈的最大值即停止。至此，调节完成，当前样品台3的倾角，实现了基底对入射X射线的全反射。若需要再改变其他顶角，重复多次。

以上是对本申请提供了一种用于TXRF分析仪的自适应样品台反馈系统的另一个实施例进行详细的描述，以下将对本申请提供的一种用于TXRF分析仪的自适应样品台反馈控制方法的一个实施例进行详细的描述。

本申请提供的一种用于TXRF分析仪的自适应样品台反馈控制方法的一个实施例，基于如上述实施例的一种用于TXRF分析仪的自适应样品台反馈系统进行控制，包括：

101、将样品及其基底放置于样品台上；

102、通过电动调节器调节样品角度，同时通过X射线强度探测器检测样品反射的X射线强度；

103、记录样品角度与X射线强度的对应关系，当预设的所有角度对应的X射线强度都检测完毕后，选出X射线强度最大时对应的样品角度；

104、通过电动调节器调节样品角度为X射线强度最大时对应的样品角度。

将样品及其基底放置于样品台上后还包括：

通过高度升降台调节样品台，使得样品台上的样品基底与电动调节器上面的顶角全部接触。全部接触后，能够使样品稳定且被电动调节器调节。若是没有高度升降台的机器则可以省略此步骤，通过人工调节电动调节器上下高度或电动调节器顶角的伸缩来将样品基底与顶角全部接触。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于TXRF分析仪的自适应样品台反馈系统，其特征在于，包括：底座、样品台、电动调节器、X射线源、X射线强度探测器和反馈控制系统；

所述样品台安装于所述底座上；

所述样品台与所述电动调节器之间放置样品，所述电动调节器用于调节样品角度；

所述X射线源用于发射X射线至样品，所述X射线强度探测器用于检测样品反射的X射线强度；

所述反馈控制系统连接所述电动调节器和所述X射线强度探测器，并通过所述电动调节器调节样品角度使得所述X射线强度探测器检测到的X射线强度为最大。

2.根据权利要求1所述的一种用于TXRF分析仪的自适应样品台反馈系统，其特征在于，所述电动调节器上设置有预设数量个可伸缩的顶角，所述顶角用于顶住样品的基底，所述电动调节器具体通过调节所述顶角的伸缩实现调节样品的倾斜角度。

3.根据权利要求2所述的一种用于TXRF分析仪的自适应样品台反馈系统，其特征在于，所述顶角的数量为三个。

4.根据权利要求2所述的一种用于TXRF分析仪的自适应样品台反馈系统，其特征在于，所述样品的基底为石英玻璃。

5.根据权利要求1所述的一种用于TXRF分析仪的自适应样品台反馈系统，其特征在于，所述底座包括基座和弹簧；

所述弹簧安装在所述基座与所述样品台之间。

6.根据权利要求5所述的一种用于TXRF分析仪的自适应样品台反馈系统，其特征在于，所述基座具体为高度升降台；

所述高度升降台与所述反馈控制系统连接，受所述反馈控制系统控制调节高度。

7.根据权利要求1所述的一种用于TXRF分析仪的自适应样品台反馈系统，其特征在于，还包括X射线荧光探头；

所述X射线荧光探头对齐样品，用于探测X射线荧光。

8.根据权利要求7所述的一种用于TXRF分析仪的自适应样品台反馈系统，其特征在于，所述X射线荧光探头具体为硅漂移探测器。

9.一种用于TXRF分析仪的自适应样品台反馈控制方法，基于如权利要求1至8任一项所述的一种用于TXRF分析仪的自适应样品台反馈系统进行控制，其特征在于，包括：

将样品及其基底放置于样品台上；

通过电动调节器调节样品角度，同时通过X射线强度探测器检测样品反射的X射线强度；

记录样品角度与X射线强度的对应关系，当预设的所有角度对应的X射线强度都检测完毕后，选出X射线强度最大时对应的样品角度；

通过电动调节器调节样品角度为X射线强度最大时对应的样品角度。

10.根据权利要求9所述的一种用于TXRF分析仪的自适应样品台反馈控制方法，其特征在于，将样品及其基底放置于样品台上后还包括：

通过高度升降台调节样品台，使得样品台上的样品基底与电动调节器上面的顶角全部接触。