CN110514684A - 一种x射线荧光光谱仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种X射线荧光光谱仪，包括测量腔以及分析模块，测量测为可开闭结构以取放样品，测量腔关闭时与外界密封隔离，测量腔内设置有样品盘、滤光板以及位移装置，滤光板上设置有多个安装位以安装不同的滤光片，驱动装置用于驱动样品盘以及滤光板中的一个相对于另一个移动以使样品盘与滤光板上的滤光片对齐；分析模块包括X射线发生器以及探测器，X射线发生器产生的X射线经过滤光片后照射样品盘中样品，探测器用于接收样品受激发产生的荧光X射线形成荧光光谱图；上述X射线荧光光谱仪在应用时样品制备简单、快速且安全，对样品进行非破坏性分析，样品可重复使用，设备使用投资低，不需要日常校准。
Description
技术领域
本发明涉及煤质分析设备技术领域，特别涉及一种X射线荧光光谱仪。
背景技术
目前在测试煤中砷磷的时候，都需要对煤样进行破碎、研磨、灰化、消解等破坏性的制样过程，耗时长且会产生化学废弃物，同时在湿化学方法中将液体从一个管道转移到另一个管道会产生交叉污染和物质的损失，由于进行了破坏性的制样过程，煤样具有一次性的特点，在检测完成后不能对其进行进一步的分析研究。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种X射线荧光光谱仪，以避免对煤样进行破坏性的制样，节省时间，避免化学废弃物的产生。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种X射线荧光光谱仪，包括：
可开闭的测量腔，所述测量腔关闭时与外界密封隔离，所述测量腔内设置有样品盘、滤光板以及位移装置，所述滤光板上设置有多个安装位以安装不同的滤光片，所述驱动装置用于驱动所述样品盘以及所述滤光板中的一个相对于另一个移动以使所述样品盘与所述滤光板上的滤光片对齐；
分析模块，包括X射线发生器以及探测器，所述X射线发生器产生的X射线经过所述滤光片后照射所述样品盘中样品，所述探测器用于接收样品受激发产生的荧光X射线形成荧光光谱图。
优选地，还包括旋转装置，所述样品盘为偏心盘，所述旋转装置带动所述偏心盘上的样品绕所述旋转装置的输出轴周向转动。
优选地，所述分析模块还包括氦气填充装置，所述氦气填充装置用于向所述测量腔充注氦气。
优选地，所述氦气填充装置包括充气装置以及压力检测装置，所述充气装置用于向所述测量腔供气，所述压力检测装置用于检测所述测量腔内的压力，且所述压力检测装置在所述测量腔内的压力达到预设值时关闭所述充气装置。
优选地，所述分析模块还包括抽真空装置，所述抽真空装置用于使所述测量腔形成真空环境。
优选地，所述驱动装置为转动驱动装置和/或平移驱动装置。
优选地，还包括控制系统，所述控制系统用于接收操作人员控制指令并控制所述测量腔以及所述分析模块按照预定指令动作。
优选地，所述X射线发生器包括X射线管和为所述X射线管提供电源的电气元件。
优选地，还包括光谱仪主体，所述控制系统以及所述电气元件设置于所述光谱仪内部一侧，所述测量腔、所述X射线发生器以及所述探测器设置于所述光谱仪内部的另一侧。
优选地，所述光谱仪主体设置有散热装置。
为实现上述目的，本发明提供了一种X射线荧光光谱仪，该X射线荧光光谱仪包括测量腔以及分析模块，其中，测量测为可开闭结构以取放样品，测量腔关闭时与外界密封隔离，测量腔内设置有样品盘、滤光板以及位移装置，滤光板上设置有多个安装位以安装不同的滤光片，驱动装置用于驱动样品盘以及滤光板中的一个相对于另一个移动以使样品盘与滤光板上的滤光片对齐；分析模块包括X射线发生器以及探测器，X射线发生器产生的X射线经过滤光片后照射样品盘中样品，探测器用于接收样品受激发产生的荧光X射线形成荧光光谱图；上述X射线荧光光谱仪具有以下技术效果：
1、样品制备简单、快速且安全
X射线荧光光谱仪之外的仪器在测试煤中砷磷的时候，都需要对煤样进行灰化、消解等耗时长和产生化学废弃物的样品前处理过程。而X射线荧光光谱仪只需将煤样或者灰样压制成片状，就可以直接对样品进行分析，不需要对样品进行溶解稀释和消解，因而不会产生化学废弃物；同时避免湿化学方法中将液体从一个管道转移到另一个管道会产生交叉污染和物质的损失；
测量相对大的样品量可以提高样品的代表性，同时可以减少样品的不均匀性带来的误差，可以避免交叉污染带来的误差；
2、非破坏性分析
使用低功率的X射线管，不会产生大量的X射线光子或者热量，因而不会破坏样品以及改变样品的晶体结构；非规则的样品也可以直接进行分析，不需要进行破坏性的制样过程(如破碎、研磨)，X射线荧光光谱仪分析完之后还可以使用别的技术对其进行进一步的分析研究；
3、投资低
将设备的购置成本、基础设施费、运行成本(气体、酸性物质、电、废弃物处理)综合起来考虑，X射线荧光光谱仪是最实惠的分析技术，X射线荧光光谱仪唯一消耗的是电，在特定情况下消耗氦气来提高轻元素的灵敏度；同时X射线荧光光谱仪中关键的部件没有暴露在摩擦或者高温的环境下，因而可以使用很多年；
4、不需要日常校准
X射线荧光光谱仪的分析结果较为稳定，运行的时候不需要气体和液体的支持，因而不需要由于气体和液体的不稳定性而进行校准。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的X射线荧光光谱仪的外部结构示意图；
图2为本发明实施例提供的X射线荧光光谱仪的内部结构示意图。
图中：
1为光谱仪主体；2为测量腔；3为一体式平板电脑；4为分析模块；5为电气元件；6为散热装置。
具体实施方式
本发明的核心在于提供一种X射线荧光光谱仪，该X射线荧光光谱仪的结构设计能够避免对煤样进行破坏性的制样，节省时间，避免化学废弃物的产生。
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1和图2，图1为本发明实施例提供的X射线荧光光谱仪的外部结构示意图，图2为本发明实施例提供的X射线荧光光谱仪的内部结构示意图。
本发明实施例提供的一种X射线荧光光谱仪，包括测量腔以及分析模块。
其中，测量测为可开闭结构以取放样品，测量腔关闭时与外界密封隔离，测量腔内设置有样品盘、滤光板以及位移装置，滤光板上设置有多个安装位以安装不同的滤光片，驱动装置用于驱动样品盘以及滤光板中的一个相对于另一个移动以使样品盘与滤光板上的滤光片对齐；分析模块包括X射线发生器以及探测器，X射线发生器产生的X射线经过滤光片后照射样品盘中样品，探测器用于接收样品受激发产生的荧光X射线形成荧光光谱图。
与现有技术相比，本发明实施例提供的X射线荧光光谱仪具有以下技术效果：
1、样品制备简单、快速且安全
X射线荧光光谱仪之外的仪器在测试煤中砷磷的时候，都需要对煤样进行灰化、消解等耗时长和产生化学废弃物的样品前处理过程。而X射线荧光光谱仪只需将煤样或者灰样压制成片状，就可以直接对样品进行分析，不需要对样品进行溶解稀释和消解，因而不会产生化学废弃物；同时避免湿化学方法中将液体从一个管道转移到另一个管道会产生交叉污染和物质的损失；
测量相对大的样品量可以提高样品的代表性，同时可以减少样品的不均匀性带来的误差，可以避免交叉污染带来的误差；
2、非破坏性分析
使用低功率的X射线管，不会产生大量的X射线光子或者热量，因而不会破坏样品以及改变样品的晶体结构；非规则的样品也可以直接进行分析，不需要进行破坏性的制样过程(如破碎、研磨)，X射线荧光光谱仪分析完之后还可以使用别的技术对其进行进一步的分析研究；
3、投资低
将设备的购置成本、基础设施费、运行成本(气体、酸性物质、电、废弃物处理)综合起来考虑，X射线荧光光谱仪是最实惠的分析技术，X射线荧光光谱仪唯一消耗的是电，在特定情况下消耗氦气来提高轻元素的灵敏度；同时X射线荧光光谱仪中关键的部件没有暴露在摩擦或者高温的环境下，因而可以使用很多年；
4、不需要日常校准
X射线荧光光谱仪的分析结果较为稳定，运行的时候不需要气体和液体的支持，因而不需要由于气体和液体的不稳定性而进行校准。
作为优选地，本发明实施例提供的X射线荧光光谱仪还包括旋转装置，且样品盘为偏心盘，或者样品在样品盘上偏心布置，旋转装置带动偏心盘上的样品绕旋转装置的输出轴周向转动，在测试的过程中，样品被旋转装置带动着平稳的旋转，从而使样品各位置都有可能被照射到，增加样品被测试的面积，避免样品不均匀。
上述旋转装置的主要目的在于带动样品盘相对于滤光片动起来，不仅局限于旋转，也可以使样品相对于滤光片做往复直线运动，以尽量保证样品全部被照射到。
作为优选地，分析模块还包括氦气填充装置，氦气填充装置用于向测量腔充注氦气，以满足某些特定情况下提高轻元素的灵敏度的要求。
进一步优化上述技术方案，氦气填充装置包括充气装置以及压力检测装置，充气装置用于向测量腔供气，压力检测装置用于检测测量腔内的压力，且压力检测装置在测量腔内的压力达到预设值时关闭充气装置，压力检测装置监测氦气填充过程的压力变化，能够自动化的识别氦气填充过程是否有效，避免出现氦气填充不理想影响测试结果。
作为优选地，分析模块还包括抽真空装置，抽真空装置用于使测量腔形成真空环境，以降低干扰，提高检测的准确性。
作为优选地，根据滤光片的布置情况，驱动装置为转动驱动装置和/或平移驱动装置。
X射线荧光光谱仪还包括控制系统，控制系统用于接收操作人员控制指令并控制测量腔以及分析模块按照预定指令动作，在本发明实施例中，控制系统包括上位机操作电脑，具体地，如图1所示，控制系统为一体式平板电脑，此控制系统包含软件控制功能，比如仪器状态监控、控制各个模块执行相应的动作、数据运算、远程故障诊断等。
作为优选地，X射线发生器包括X射线管和为X射线管提供电源的电源输入输出、继电器、变压器等电气元件。
进一步优化上述技术方案，X射线荧光光谱仪还包括光谱仪主体，控制系统以及电气元件设置于光谱仪内部一侧，测量腔、X射线发生器以及探测器设置于光谱仪内部的另一侧。
作为优选地，如图2所示，光谱仪主体设置有散热装置。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种X射线荧光光谱仪，其特征在于，包括：
可开闭的测量腔，所述测量腔关闭时与外界密封隔离，所述测量腔内设置有样品盘、滤光板以及位移装置，所述滤光板上设置有多个安装位以安装不同的滤光片，所述驱动装置用于驱动所述样品盘以及所述滤光板中的一个相对于另一个移动以使所述样品盘与所述滤光板上的滤光片对齐；
分析模块，包括X射线发生器以及探测器，所述X射线发生器产生的X射线经过所述滤光片后照射所述样品盘中样品，所述探测器用于接收样品受激发产生的荧光X射线形成荧光光谱图。
2.根据权利要求1所述的X射线荧光光谱仪，其特征在于，还包括旋转装置，所述样品盘为偏心盘，所述旋转装置带动所述偏心盘上的样品绕所述旋转装置的输出轴周向转动。
3.根据权利要求1所述的X射线荧光光谱仪，其特征在于，所述分析模块还包括氦气填充装置，所述氦气填充装置用于向所述测量腔充注氦气。
4.根据权利要求3所述的X射线荧光光谱仪，其特征在于，所述氦气填充装置包括充气装置以及压力检测装置，所述充气装置用于向所述测量腔供气，所述压力检测装置用于检测所述测量腔内的压力，且所述压力检测装置在所述测量腔内的压力达到预设值时关闭所述充气装置。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的X射线荧光光谱仪，其特征在于，所述分析模块还包括抽真空装置，所述抽真空装置用于使所述测量腔形成真空环境。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的X射线荧光光谱仪，其特征在于，所述驱动装置为转动驱动装置和/或平移驱动装置。
7.根据权利要求1-4任意一项所述的X射线荧光光谱仪，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统用于接收操作人员控制指令并控制所述测量腔以及所述分析模块按照预定指令动作。
8.根据权利要求7所述的X射线荧光光谱仪，其特征在于，所述X射线发生器包括X射线管和为所述X射线管提供电源的电气元件。
9.根据权利要求8所述的X射线荧光光谱仪，其特征在于，还包括光谱仪主体，所述控制系统以及所述电气元件设置于所述光谱仪内部一侧，所述测量腔、所述X射线发生器以及所述探测器设置于所述光谱仪内部的另一侧。
10.根据权利要求9所述的X射线荧光光谱仪，其特征在于，所述光谱仪主体设置有散热装置。
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