CN113281362A - 一种快速x射线衍射仪及测试方法 - Google Patents

一种快速x射线衍射仪及测试方法 Download PDF

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宋新月
张楠
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Abstract

本发明公开一种快速X射线衍射仪及测试方法，快速X射线衍射仪包括用于向下方发射X射线的X射线发生器，依次设置在X射线发生器下方的X射线聚焦装置、可水平移动样品架以及用于收集衍射信号的二维X射线探测器；可水平移动样品架包括电动平移台以及设置在电动平移台上的多位样品架，多位样品架上设置有若干样品位。通过将X射线聚焦成微焦点光源，结合二维X射线探测器能够接收衍射信号，实现单个样品的快速测试；同时，在一个样品测试完能够快速将另一个样品移动到X射线聚焦装置下方进行测试，X射线从上向下照射样品，胶体、液体、粉末类样品同样能够放置到样品位中，从而实现了大量、多种样品的快速测试。

Description

一种快速X射线衍射仪及测试方法
技术领域
本发明涉及检测设备技术领域，特别是涉及一种快速X射线衍射仪及测试方法。
背景技术
X射线方法是表征材料结晶结构的主要手段，被广泛用于科学研究、检验检测以及企业对产品的质量控制等方面。随着越来越多的应用，X射线衍射的测试需求也越来越多。而基于线光源的常规X射线衍射仪即使配备了线性阵列探测器后仍不能很好地满足实际需求了。
常规的X射线衍射仪在测试时需要测一个样品后手动换成另一个样品，频繁更换样品，比较繁琐也占用了大量的时间。此外目前这些仪器均采用水平放置构型，样品垂直放置，所以无法放置液体和胶体样品，粉末样品也需要包裹后测试。例如申请号为201721684097.8的实用新型专利公开了一种激光显微系统，其采用水平放置构型，样品垂直放置在测试架上，无法实现大量样品、多种样品的快速检测，因此目前缺少一种专门针对大量常规样品的测试用的快速X射线衍射仪。
发明内容
本发明的目的是提供一种快速X射线衍射仪及测试方法，以解决上述现有技术存在的问题，通过在X射线发生器下方设置X射线聚焦装置，将X射线聚焦成微焦点光源，结合二维X射线探测器能够接收衍射信号，实现单个样品的快速测试；同时，可水平移动样品架上设置有若干个样品位，实现在一个样品测试完能够快速将另一个样品移动到X射线聚焦装置下方进行测试，并通过使X射线从上向下照射样品，胶体、液体、粉末类样品同样能够放置到样品位中，从而实现了大量、多种样品的快速测试。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种快速X射线衍射仪，包括用于向下方发射X射线的X射线发生器，依次设置在所述X射线发生器下方的X射线聚焦装置、可水平移动样品架以及用于收集衍射信号的二维X射线探测器；所述可水平移动样品架包括电动平移台以及设置在所述电动平移台上的多位样品架，所述多位样品架上设置有若干样品位。
优选地，还包括设置在所述二维X射线探测器一侧的升降架，所述二维X射线探测器安装在所述升降架上。
优选地，所述多位样品架上设置有L形支臂，所述多位样品架通过所述L形支臂安装在所述电动平移台上，所述多位样品架沉入所述电动平移台内部。
优选地，所述多位样品架的所述样品位沿横向、纵向均匀分布。
优选地，所述X射线聚焦装置安装在所述X射线发生器的发射口处。
优选地，还包括密闭壳体，所述X射线发生器、所述X射线聚焦装置、所述可水平移动样品架以及所述二维X射线探测器均设置在所述密闭壳体内。
优选地，所述密闭壳体前方设置有操作门，所述操作门上设置有含铅玻璃窗。
优选地，还包括设置在所述密闭壳体外部的显示屏以及设置在所述密闭壳体下方的控制柜。
本发明的另一个目的还在于提供一种快速X射线衍射测试方法，包括以下步骤，
1)将若干样品分别装入多位样品架的样品位内；
2)打开X射线发生器并将其中一个样品移动至X射线聚焦装置下方，所述X射线聚焦装置将X射线汇聚成微焦点光源向下照射到所述样品上，二维X射线探测器从所述样品下方接收所述样品产生的衍射信号，完成所述样品的测试；
3)完成一个样品的测试后，通过电动平移台带动多位样品架进行平移，将另一样品置于所述X射线聚焦装置下方进行测试；
4)重复步骤3)，直至完成全部的样品测试。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
1、通过在X射线发生器下方设置X射线聚焦装置，将X射线聚焦成微焦点光源，结合二维X射线探测器能够接收衍射信号，实现单个样品的快速测试；同时，可水平移动样品架上设置有若干个样品位，实现在一个样品测试完能够快速将另一个样品移动到X射线聚焦装置下方进行测试，并通过使X射线从上向下照射样品，胶体、液体、粉末类样品同样能够放置到样品位中，从而实现了大量、多种样品的快速测试。
2、通过在多位样品架上设置L形支臂，多位样品架通过L形支臂安装在电动平移台上的形式，使多位样品架能够沉入电动平移台内部，缩小了样品与二维X射线探测器之间的距离，从而使二维X射线探测器能够接收到更大角度范围的X射线衍射信号，保证检测更加准确、快速。
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他的附图。
图1为快速X射线衍射仪主要结构示意图；
图2为多位样品架结构示意图；
图3为快速X射线衍射仪整体结构示意图；
其中，1、X射线发生器；2、X射线聚焦装置；3、可水平移动样品架；4、电动平移台；5、多位样品架；6、样品位；7、二维X射线探测器；8、升降架；9、L形支臂；10、密闭壳体；11、操作门；12、显示屏；13、控制柜。
具体实施方式
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。
本发明的目的是提供一种快速X射线衍射仪及测试方法，以解决现有技术存在的问题，通过在X射线发生器下方设置X射线聚焦装置，将X射线聚焦成微焦点光源，结合二维X射线探测器能够接收衍射信号，实现单个样品的快速测试；同时，可水平移动样品架上设置有若干个样品位，实现在一个样品测试完能够快速将另一个样品移动到X射线聚焦装置下方进行测试，并通过使X射线从上向下照射样品，胶体、液体、粉末类样品同样能够放置到样品位中，从而实现了大量、多种样品的快速测试。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
请参考图1-图3。
实施例一
如图1-图3所示，本实施例提供一种快速X射线衍射仪，包括用于向下方发射X射线的X射线发生器1，依次设置在X射线发生器1下方的X射线聚焦装置2、可水平移动样品架3以及用于收集衍射信号的二维X射线探测器7，通过将X射线发生器1、X射线聚焦装置2、可水平移动样品架3、二维X射线探测器7沿上下布置，X射线向下发射的形式，实现快速X射线衍射仪的垂直构型，样品可水平放置，由此可实现胶体、液体以及粉末状样品的放置；其中，X射线发生器1可以是固定靶X射线源，也可以是转靶X射线源或液态金属靶X射线源，靶材可以是Cu靶，也可以是Cr、Fe、Co、Mo、Ag、W或U靶；X射线聚焦装置2优选为多层膜反射镜或多毛细管，可实现将X射线汇聚成微米级点状光源，使X射线光源的亮度更高；二维X射线探测器7可以是二维阵列探测器，也可以是IP板、二维CCD或二维CMOS探测器；可水平移动样品架3包括电动平移台4以及设置在电动平移台4上的多位样品架5，电动平移台4优选能够进行水平方向至少两个维度的平移，多位样品架5上设置有若干样品位6；其中多位样品架5可以是在一个板上设置多个样品放置孔位的多孔板，也可以是多个具有单个样品放置孔位的单孔板拼接，还可以是多个多孔板进行拼接的形式，每个样品放置孔位对应一个样品位6，总之，任何能够实现同时放置多个样品的多位样品架5的结构均是可行的；通过在X射线发生器1下方设置X射线聚焦装置2，将X射线聚焦成微焦点光源，结合二维X射线探测器7能够接收衍射信号，实现单个样品的快速测试；同时，可水平移动样品架3上设置有若干个样品位6，实现在一个样品测试完能够快速将另一个样品移动到X射线聚焦装置2下方进行测试，并通过使X射线从上向下照射样品，胶体、液体、粉末类样品同样能够放置到样品位6中，从而实现了大量、多种样品的快速测试。
进一步的，还包括设置在二维X射线探测器7一侧的升降架8，二维X射线探测器7安装在升降架8上，从而实现二维X射线探测器7的上下位置可调节，进而更好的接收从样品发出的X射线衍射信号。
在一个优选的实施方式中，多位样品架5上设置有L形支臂9，多位样品架5通过L形支臂9安装在电动平移台4上，多位样品架5向下沉入电动平移台4内部；通过使多位样品架5沉入电动平移台4内部，缩小了样品与二维X射线探测器7之间的距离，从而使二维X射线探测器7能够接收到更大角度范围的X射线衍射信号，保证检测更加准确、快速。
进一步的，多位样品架5的样品位6沿横向、纵向均匀分布，从而能够在电动平移台4有限的可移动范围内，布置更多的样品位6，从而实现更多的样品检测。
进一步的，X射线聚焦装置2安装在X射线发生器1的发射口处。
进一步的，还包括密闭壳体10，X射线发生器1、X射线聚焦装置2、可水平移动样品架3以及二维X射线探测器7均设置在密闭壳体10内，密闭壳体10为含铅材质的壳体，保证X射线不会外泄对周围人员造成伤害。
在一个优选的实施方式中，密闭壳体10的前方设置有操作门11，以方便进行换样等操作，操作门11上设置有含铅玻璃窗，在保证X射线不外泄的前提下，可观察内部的测试过程。
进一步的，还包括设置在密闭壳体10外部的显示屏12以及设置在密闭壳体10下方的控制柜13，显示屏12可以显示测试过程中的数据、测试结果等，显示屏12处还配备有键盘、鼠标等输入设备，控制柜13内设置有控制电动平移台4移动、升降架8运动等的装置。
实施例二
本实施例提供一种快速X射线衍射测试方法，采用实施例一中的快速X射线衍射仪，包括以下步骤，
1)将若干样品分别装入多位样品架5的样品位6内，样品可以是胶体、液体、粉末、块体、薄膜以及纤维等任何形式的样品；
2)打开X射线发生器1，并通过电动平移台4的水平移动将其中一个样品移动至X射线聚焦装置2下方，X射线聚焦装置2将X射线汇聚成微焦点光源向下照射到样品上，二维X射线探测器7从样品下方接收样品产生的衍射信号，完成该样品的测试；
3)完成一个样品的测试后，再通过电动平移台4带动多位样品架5进行平移，将另一样品置于X射线聚焦装置2下方进行测试，测试过程与步骤2)中相同；
4)重复步骤3)，直至完成全部的样品测试。
在完成全部样品的测试后，对多位样品架5上的样品进行整体更换，可继续进行下一批样品的测试。
进一步的，在步骤2)中还包括通过升降架8调整二维X射线探测器7的上下位置，以便更好的接收X射线衍射信号。
根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种快速X射线衍射仪，其特征在于：包括用于向下方发射X射线的X射线发生器，依次设置在所述X射线发生器下方的X射线聚焦装置、可水平移动样品架以及用于收集衍射信号的二维X射线探测器；所述可水平移动样品架包括电动平移台以及设置在所述电动平移台上的多位样品架，所述多位样品架上设置有若干样品位。
2.根据权利要求1所述的一种快速X射线衍射仪，其特征在于：还包括设置在所述二维X射线探测器一侧的升降架，所述二维X射线探测器安装在所述升降架上。
3.根据权利要求2所述的一种快速X射线衍射仪，其特征在于：所述多位样品架上设置有L形支臂，所述多位样品架通过所述L形支臂安装在所述电动平移台上，所述多位样品架沉入所述电动平移台内部。
4.根据权利要求3所述的一种快速X射线衍射仪，其特征在于：所述多位样品架的所述样品位沿横向、纵向均匀分布。
5.根据权利要求4所述的一种快速X射线衍射仪，其特征在于：所述X射线聚焦装置安装在所述X射线发生器的发射口处。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种快速X射线衍射仪，其特征在于：还包括密闭壳体，所述X射线发生器、所述X射线聚焦装置、所述可水平移动样品架以及所述二维X射线探测器均设置在所述密闭壳体内。
7.根据权利要求6所述的一种快速X射线衍射仪，其特征在于：所述密闭壳体前方设置有操作门，所述操作门上设置有含铅玻璃窗。
8.根据权利要求7所述的一种快速X射线衍射仪，其特征在于：还包括设置在所述密闭壳体外部的显示屏以及设置在所述密闭壳体下方的控制柜。
9.一种快速X射线衍射测试方法，其特征在于：包括以下步骤，
1)将若干样品分别装入多位样品架的样品位内；
2)打开X射线发生器并将其中一个样品移动至X射线聚焦装置下方，所述X射线聚焦装置将X射线汇聚成微焦点光源向下照射到所述样品上，二维X射线探测器从所述样品下方接收所述样品产生的衍射信号，完成所述样品的测试；
3)完成一个样品的测试后，通过电动平移台带动多位样品架进行平移，将另一样品置于所述X射线聚焦装置下方进行测试；
4)重复步骤3)，直至完成全部的样品测试。
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CN114062406A (zh) * 2022-01-04 2022-02-18 中国工程物理研究院流体物理研究所 时间分辨多晶x射线衍射靶装置

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