CN117092145B - 一种单色聚焦x射线光谱分析仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单色聚焦X射线光谱分析仪，其中光路切换装置包括分光单元和遮光单元，分光单元具有多个间隔设置的第一透光区。遮光单元与分光单元活动连接，用于对不同的第一透光区进行遮挡，以便使光源发出的光线能够从不同的第一透光区投射至目标区域。当遮光单元与相应晶体配合时，可以使光源发出的光线先通过晶体处理形成单色光后再向样品投射，也可以使光源发出的光线不经过晶体处理而向样品投射，也可以使光源发出的光线中的一部分通过晶体处理形成单色光后再向样品投射，另一部分不经过晶体处理而向样品投射。这样不仅可以使光谱分析仪对一些元素的检测更加灵敏，还可以提高光谱分析仪的检测范围。

Description

一种单色聚焦X射线光谱分析仪

技术领域

本发明属于荧光光谱分析设备技术领域，尤其涉及一种单色聚焦X射线光谱分析仪。

背景技术

XRF（X射线荧光光谱分析）分析技术凭借其样品处理简单、多元素同时测量、非破坏式检测、速度快、操作方便等优势，在固体粉末等类型样品的成分检测中得到了越来越多的应用。按照工作原理，可分为波长色散XRF和能量色散XRF两大类型。

对于能量色散XRF设备而言，其结构简单，其可以直接探测样品发出的多色X射线辐射能量，以获取能量色散X射线光谱图，进而进行元素种类和含量分析，这种类型的XRF设备结构简单，体积较小，维护方便，对使用环境要求也不高，应用领域更为广泛。但是能量色散XRF设备的能量分辨率有限，且能谱图中叠加了很高的源自X射线源（即光源）的散射背景，导致其对元素检测灵敏度不高。

对此，一些能量色散XRF设备采用了单色X射线源激发能量色散XRF技术，这样可大大降低能谱图中的散射背景，从而可以大幅度提升其对元素检测的灵敏度。具体的，工作时，光源发出的X射线先投射至晶体，并通过晶体转换为单色光后向样品投射。

但是这种采用了单色X射线源激发能量色散XRF技术的能量色散XRF设备的元素检测范围较小，具体的：该设备只是对临界激发能位于单色X射线源自身能量左侧的一段区域内的元素的检测灵敏度高；而对于临界激发能偏离单色X射线源自身能量较大的元素，检测灵敏度并不高，有些能量偏离特别大的元素甚至无法检测。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术中采用了单色X射线源激发能量色散XRF技术的能量色散XRF设备的检测范围较小的问题，提供一种单色聚焦X射线光谱分析仪。

为了解决上述问题，本发明实施例提供一种单色聚焦X射线光谱分析仪，包括支撑装置、光源、晶体、样品承载装置、检测装置以及光路切换装置；所述光源、所述晶体、所述样品承载装置、所述检测装置以及所述光路切换装置均安装在所述支撑装置上；所述光路切换装置包括分光单元和遮光单元；所述分光单元具有间隔设置的多个第一透光区；所述遮光单元与所述分光单元活动连接，用于选择性地遮挡一个或多个所述第一透光区；所述光源发出的光线能够从各所述第一透光区投射至所述样品承载装置上的样品存放区；所述晶体的数量至少为一个；一个所述晶体与一个所述第一透光区对应，所述晶体用于将从与其对应的第一透光区处传出的光线转换为单色光；所述检测装置用于接收从放置在所述样品存放区的样品上发出的光线。

可选的，所述第一透光区为设置在所述分光单元上的通光孔。

可选的，所述第一透光区的类型包括单色透光区和直通透光区；所述单色透光区与所述晶体对应，所述直通透光区与所述晶体错开；所述遮光单元用于遮挡所述单色透光区或所述直通透光区。

可选的，所述第一透光区数量为两个，两个所述第一透光区分别为单色透光区和直通透光区；所述遮光单元上设有第二透光区，所述遮光单元遮挡一个第一透光区时，所述第二透光区不与另一个第一透光区相对；或是所述遮光单元遮挡一个第一透光区时，能够使所述第二透光区与另一个第一透光区相对，以便使光源发出的光线从所述第二透光区以及与所述第二透光区相对的第一透光区处投射至目标物体。

可选的，所述遮光单元包括驱动组件和遮光板，所述驱动组件与所述遮光板连接，所述第二透光区设置在所述遮光板上；所述驱动组件用于驱动所述遮光板相对所述分光单元运动，使所述遮光板能够在第一位置、第二位置以及第三位置之间切换；所述遮光板位于所述第一位置时，所述遮光板与所述单色透光区错开，且所述遮光板与所述直通透光区均错开；所述遮光板位于所述第二位置时，所述遮光板与所述单色透光区错开，并遮挡所述直通透光区；所述遮光板位于所述第三位置时，所述遮光板遮挡所述单色透光区，所述第二透光区与所述直通透光区相对。

可选的，所述遮光单元包括驱动组件和遮光板；所述驱动组件与所述遮光板连接，用于驱动所述遮光板相对所述分光单元运动，以便使所述遮光板能够对不同的第一透光区进行遮挡。

可选的，所述单色聚焦X射线光谱分析仪还包括外壳和负压装置；所述外壳与所述支撑装置连接，并与所述支撑装置围合形成负压腔；所述晶体以及所述光路切换装置均位于所述负压腔内，所述样品承载装置和所述检测装置均位于所述负压腔外；所述外壳上设有第三透光区，所述光源发出的光线从第三透光区传递出所述负压腔后向所述样品存放区投射；所述负压装置与所述负压腔连通，用于对所述负压腔抽真空。

可选的，所述外壳包括本体和透光密封件；所述本体与所述支撑装置连接，并与所述支撑装置围合形成负压腔；所述本体上设有窗口，所述透光密封件与所述本体连接，并密封所述窗口形成所述第三透光区。

可选的，所述晶体位于所述遮光板和所述分光单元之间。

可选的，所述单色聚焦X射线光谱分析仪还包括准直装置；

所述准直装置设置在所述晶体和所述样品承载装置之间，用于对从所述第一透光区穿出的光线进行准直。

在本发明实施例提供的单色聚焦X射线光谱分析仪中，光路切换装置可以对光线的传播路径进行切换，当其与相应晶体配合时，可以使光源发出的光线先通过晶体处理形成单色光后再向样品投射，也可以使光源发出的光线不经过晶体处理而向样品投射，也可以使光源发出的光线中的一部分通过晶体处理形成单色光后再向样品投射，另一部分不经过晶体处理而向样品投射。

其中，当光线经晶体处理形成单色光后投射至样品时，可以提高对临界激发能位于该单色光能量左侧一段区域的元素的检测效果。当光线不经晶体处理而投射至样品时，不仅可以实现对临界激发能位于该单色光左侧一段区域的元素进行检测，还可以实现对偏离上述单色光能量较大范围的元素进行检测，也即此时可以更大范围的临界激发能的元素进行检测。

所以，通过本实施例的设置不仅可以使光谱分析仪对一些元素的检测更加灵敏，还可以提高光谱分析仪的检测范围。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的单色聚焦X射线光谱分析仪的结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的单色聚焦X射线光谱分析仪的局部结构示意图一；

图3是本发明一实施例提供的单色聚焦X射线光谱分析仪的局部结构示意图二；

图4是本发明一实施例提供的单色聚焦X射线光谱分析仪的局部结构示意图三；

图5是本发明一实施例提供的单色聚焦X射线光谱分析仪的局部结构示意图四；

图6是本发明一实施例提供的单色聚焦X射线光谱分析仪的局部结构示意图五；

图7是本发明一实施例提供的单色聚焦X射线光谱分析仪的遮光板位于第一位置时的示意图；

图8是本发明一实施例提供的单色聚焦X射线光谱分析仪的遮光板位于第二位置时的示意图；

图9是本发明一实施例提供的单色聚焦X射线光谱分析仪的遮光板位于第三位置时的示意图；

图10是本发明一实施例提供的单色聚焦X射线光谱分析仪的局部结构示意图六。

说明书中的附图标记如下：

100、单色聚焦X射线光谱分析仪；

1、支撑装置；11、支撑板；

2、光源；

3、晶体；

4、承载装置；

5、检测装置；

6、光路切换装置；

7、分光单元；71、第一透光区；

8、遮光单元；81、驱动组件；82、遮光板；83、第二透光区；84、支撑模块；85、旋转电机；86、丝杆机构；87、导向机构；88、限位模块；881、传感器；882、感应件；

9、外壳；91、第三透光区；92、本体；921、窗口；93、透光密封件；94、密封圈；95、压环；951、环孔；

10、负压装置；

20、准直装置；201、第一准直器；202、第二准直器。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1、图2以及图3所示，在一实施例中，单色聚焦X射线光谱分析仪100可以是X射线荧光光谱分析仪，单色聚焦X射线光谱分析仪100包括支撑装置1、光源2、晶体3、样品承载装置4、检测装置5以及光路切换装置6；光源2、晶体3、样品承载装置4、检测装置5以及光路切换装置6均安装在支撑装置1上。样品承载装置4具有样品存放区，样品存放区用于放置样品。光源2可以发出光线，光源2发出的光线可以照射到样品存放区的样品上，当该光线照射到样品以后可以激发样品，进而使样品可以向外辐射X射线，其中，光源2发出的光线为多色X射线。检测装置5用于接收样品发出的X射线（即接收样品辐射处的X射线），以便检测样品的元素。光路切换装置6用于对光源2发出的光线进行切换，以便使合适的光线投射至样品。

当光线经晶体3处理形成单色光后投射至样品时，可以提高对临界激发能位于该单色光能量左侧一段区域的元素的检测效果。当光线不经晶体3处理而投射至样品时，既可以实现对临界激发能小于上述单色光能量且偏离较大的元素进行检测，也可以实现临界激发能大于上述单色能量的元素的检测，即此时可以对更大范围的临界激发能的元素进行检测，其中，此处所说的更大范围是相对于采用该单色光激发样品时所能够检测到的元素的数量而言的。

可见，本实施例的单色聚焦X射线光谱分析仪100采用了单色X射线源激发能量色散XRF技术，而且通过本实施例的设置可以使单色聚焦X射线光谱分析仪100对一些元素的检测更加灵敏，并可以提高单色聚焦X射线光谱分析仪100的元素检测范围。

在一实施例中，晶体3的数量至少为一个；当晶体3的数量为一个时，可以将光源2发出的光线转换成一种单色光；当晶体3的数量为多个时，每一个晶体3都可以将光源2发出的光线转换成单色光，其中，当晶体3的数量为多个时，各晶体3互不相同，这样光源2发出的光线经过任意两个晶体3转换后所得到的单色光的种类不同。另外，“多个”是指大于或者等于两个，而且“多个”在各实施例中的含义相同，后文不再赘述。

在一实施例中，晶体3的数量小于第一透光区71的数量。

如图3、图4以及图5所示，在一实施例中，光路切换装置6包括分光单元7和遮光单元8。其中，分光单元7具有间隔设置的多个第一透光区71；遮光单元8与分光单元7活动连接，二者可以相对运动，遮光单元8用于选择性地遮挡一个或多个第一透光区71，光源2发出的光线能够从未被遮挡的第一透光区71处投射至目标区域。其中，目标区域即为上述样品承载装置4的样品存放区。在图4中，A区域为从透光区71处穿出的光线。

对于一个第一透光区71而言，当其被遮光单元8遮挡时，光源2发出的光线便不能从该第一透光区71处投射至样品存放区；当其不被遮光单元8遮挡时，光源2发出的光线便可以从该第一透光区71处投射至样品存放区。

工作时，遮光单元8可以只对一部分第一透光区71进行遮挡，也可以是不对任意一个第一透光区71进行遮挡。通过遮光单元8的遮挡，可以实现使光源2发出的光线只从一个第一透光区71处向目标区域投射，也可以实现使光源2发出的光线可以从多个第一透光区71同时向目标区域投射。

另外，光源2发出的光线从各第一透光区71中传出后，经过晶体3处理的那部分光线和未经过晶体3处理的那部分光线可以投射在样品存放区的同一位置。

如图3所示，在一实施例中，各晶体3均可以是位于分光单元7背离光源2的一侧，即晶体3和光源2分别位于分光单元7相背的两侧。一个晶体3与一个第一透光区71对应，工作时，一个晶体3能将从与其对应的第一透光区71射出的光线处理成单色光，而且从一个第一透光区71传出的光线只能投射至与该第一透光区71对应的晶体3。

另外，存在一些第一透光区71不与晶体3对应，此时从这些第一透光区71传出的光线不会经过晶体3的处理，这样从这些第一透光区71传出的光线投射至样品时，可以激发更多的元素，进而提高单色聚焦X射线光谱分析仪100的检测范围。

第一透光区71的类型包括单色透光区和直通透光区；其中，单色透光区与晶体3对应，直通透光区与晶体3错开；即从单色透光区穿过的光线能够经晶体3转换为单色光；从直通透光区穿过的光线不会经过晶体3的转换，这样从直通透光区穿过的光线可以直射样品存放区，进而直射至样品上。如图3所示，在一实施例中，遮光单元8可以是设置在分光单元7背离光源2的一侧，此时遮光单元8可以从分光单元7背离光源2的一侧对各第一透光区71进行遮挡；其中，当一个第一透光区71被遮挡时，光源2发出的光线穿过该第一透光区71后被遮光单元8遮挡，使得从该第一透光区71传出的光线不能投射至样品存放区。

在一实施例中，分光单元7和光源2二者的相对位置是固定不变的，工作时，光源2发出的光线只有穿过第一透光区71后才能投射至样品存放区。

在一实施例中，分光单元7可以是一板状结构。

在一实施例中，第一透光区71为设置在分光单元7上的通光孔，其中，通光孔贯穿分光单元7，光源2发出的光线可以从通光孔处穿过分光单元7。

在一实施例中，分光单元7为不透光材料制备而成，此时，所有的第一透光区71都可以是通光孔。

如图6所示，在一实施例中，遮光单元8包括驱动组件81和遮光板82；驱动组件81与遮光板82连接，用于驱动遮光板82相对分光单元7运动，以便使遮光板82能够对不同的第一透光区71进行遮挡。

其中，驱动组件81和分光单元7均可以是安装在支撑装置1上，分光单元7相对于支撑装置1可以是固定不动的，当驱动组件81驱动遮光板82时，便可以使遮光板82相对分光单元7运动。

如图6所示，在一实施例中，遮光板82上设有第二透光区83，各第一透光区71沿着遮光板82的运动路径间隔排布；当驱动组件81驱动遮光板82运动时，第二透光区83能够依次与各第一透光区71相对，当第二透光区83与第一透光区71相对时，光源2发出的光线便可以从该第一透光区71和第二透光区83处穿过，以向样品存放区传播。另外，当第二透光区83与一个第一透光区71相对时，其他的第一透光区71被遮光板82遮挡，这样光源2发出的光线只能从第二透光区83以及与该第二透光区83相对的第一透光区71处穿过光路切换装置6，以向样品存放区传播。

应当理解的是，第二透光区83的数量为一个，且一个第二透光区83一次只能与一个第一透光区71相对。

另外，当遮光单元8位于分光单元7背离光源2的一侧时，实际上是遮光板82位于分光单元7背离光源2的一侧，此时，光线从第一透光区71（该第一透光区71与第二透光区83相对）穿过分光单元7后，再从第二透光区83穿过遮光板82，当光线从第二透光区83穿过遮光板82后，便实现穿过光路切换装置6。

如图6所示，在一实施例中，驱动组件81还包括支撑模块84，驱动组件81可以是安装在支撑模块84上，支撑模块84安装在支撑装置1上。此时，驱动组件81通过支撑模块84与支撑装置1间接连接。当然，在一些实施例中，也可以不设置支撑模块84，此时驱动组件81也可以是直接与支撑装置1连接。

如图6所示，在一实施例中，驱动组件81用于驱动遮光板82直线运动，具体的，驱动组件81包括旋转电机85、丝杆机构86以及导向机构87，其中，旋转电机85安装在支撑装置1上，并与丝杆机构86的丝杆连接，丝杆机构86的螺母与遮光板82连接，同时导向机构87也与遮光板82连接。旋转电机85通过丝杆机构86驱动遮光板82直线运动，通过控制旋转电机85正反转，便可以使遮光板82直线往复运动，导向机构87用于对遮光板82的直线运动进行导向。

如图6所示，在一实施例中，驱动组件81还包括限位模块88，限位模块88可以是包括传感器881和感应件882，传感器881和感应件882中的一个安装在支撑装置1上，另一个与遮光板82连接并与遮光板82同步运动。当传感器881感应到感应件882时，说明遮光板82处于初始位置，此时，遮光板82与各第一透光区71均错开，光源2发出的光线能够从各第一透光区71处穿过，且从各第一透光区71穿过的光线均能够向样品存放区投射。

具体的，当遮光板82与一个第一透光区71错开时，该第一透光区71和遮光板82二者在一平面（定义为第一平面）的正投影的至少有一部分不重叠，即二者在第一平面上的正投影可以是完全不重叠，也可以是只有一部分重叠。其中，第一平面平行于遮光板82靠近分光单元7的表面。另外，遮光板82在第一平面上的正投影包括第二透光区83在第一平面上的正投影。当第二透光区83与第一透光区71相对时，二者在第一平面上的正投影至少有一部分重叠。

在一实施例中，第二透光区83和第一透光区71的设置方式相同，比如第二透光可以是一贯穿遮光板82的通光孔。

如图5所示，在一实施例中，第一透光区71的数量可以是两个（此时，晶体的数量为一个），两个第一透光区71分别为单色透光区和直通透光区。即一个第一透光区71为单色透光区，其与晶体3对应；另一个第一透光区71为直通透光区，其与晶体3错开。此时，遮光单元8遮挡一个第一透光区71时，第二透光区83不与另一个第一透光区71相对；或者，遮光单元8遮挡一个第一透光区71时，能够使第二透光区83与另一个第一透光区71相对，以便使光源2发出的光线从第二透光区83以及与第二透光区83相对的第一透光区71处投射至目标物体。具体的，当遮光单元8包括驱动组件81和遮光板82时，遮光板82遮挡一个第一透光区71时，第二透光区83不与另一个第一透光区71相对；或者，遮光板82遮挡一个第一透光区71时，能够使第二透光区83与另一个第一透光区71相对。

另外，驱动组件81驱动遮光板82相对分光单元7运动时，可以使遮光板82能够在第一位置、第二位置以及第三位置之间切换；当遮光板82位于第一位置时（参考图7），遮光板82与单色透光区错开，且遮光板82与直通透光区错开，此时光源2发出的光线可以从两个透光区传出；当遮光板82位于第二位置时（参考图8），遮光板82与单色透光区错开，并遮挡直通透光区，此时光源2发出的光线只能从单色透光区传出；当遮光板82位于第三位置时（参考图9），遮光板82遮挡单色透光区，第二透光区83与直通透光区相对，此时光源2发出的光线只能从直通透光区和第二透光区83传出。

此外，当遮光板82位于第一位置时，光源2发出第一能量的光线，光线为低能，能量范围为0~7keV；当遮光板82位于第二位置、第三位置时，光源2发出第二能量的光线，光线的能量范围为0~50keV。光源2发出的光线的能量的不同可以是通过调整光源2的管电压来实现。

第一能量的光线主要是光管低能连续谱，第二能量的光线是光管连续谱与特征谱的叠加，连续谱的能量范围为0~50keV，特征谱的能量范围为17 keV ~22keV，属中能，叠加在连续谱之上，其强度远大于连续谱。晶体3被设置为仅衍射入射到其上的中能特征谱，对中能特征谱能量范围之外能量的光线无响应。因此：当遮光板82位于第一位置时（参考图7），遮光板82与单色透光区、直通透光区均错开，此时光源2发出的第一能量的光线可以从两个透光区传出，但仅有直通透光区的光线可以到达样品存放区，单色透光区的光线到达晶体3之后即截止，无法从晶体3衍射（相当于是无法被晶体3处理）；当遮光板82位于第二位置时（参考图8），遮光板82与单色透光区错开，并遮挡直通透光区，此时光源2发出的第二能量的光线只能从单色透光区传出并经晶体3衍射为（即被晶体3处理为）中能单色光后向样品存放区传播；当遮光板82位于第三位置时（参考图9），遮光板82遮挡单色透光区，第二透光区83与直通透光区相对，此时光源2发出的第二能量的光线只能从直通透光区和第二透光区83传出后向样品存放区传播，第二透光区83可根据实际元素检测需求设置特定的滤光片。

在一实施例中，单色透光区为弧形孔，此时，遮光板的端部为弧形，其尺寸可以与弧形孔匹配，使得遮光板的端部可以完全遮挡单色透光区。另外，直通透光区和第二透光区均可以是圆孔。当然，在其他实施例中，单色透光区、直通透光区以及第二透光区也可以采用其他形状的孔，本实施例在此不做限定。

如图1和图2所示，在一实施例中，单色聚焦X射线光谱分析仪100还包括外壳9和负压装置10；外壳9与支撑装置1连接，并与支撑装置1围合形成负压腔；晶体3以及光路切换装置6均位于负压腔内，样品承载装置4和检测装置5均位于负压腔外；外壳9上设有第三透光区91（参考图10），光源2发出的光线从第三透光区传递出负压腔后向样品存放区投射；负压装置10与负压腔连通，用于对负压腔抽真空。

由于空气会造成光线能量的衰减，所以将晶体3以及光路切换装置6设置在负压腔内，并通过负压装置10对负压腔抽真空，便可以减小空气对单色聚焦X射线光谱分析仪100的不良影响，进而提高检测效果。

晶体3设置在负压腔内可以是指晶体3完全位于负压腔内，光路切换装置6设置在负压腔可以是指光路切换装置6完全位于负压腔内。

另外，如果将检测装置5也设置在负压腔内，虽然可以进一步减小空气对检测效果带来的不良影响，但是，将检测装置5也设置在负压腔内，在抽真空时容易造成检测装置5的检测窗口等部件的损坏，这会提高单色聚焦X射线光谱分析仪100的维护成本，所以在本实施例中将检测装置5设置在负压腔的外侧。

此外，将样品承载装置4设置在负压腔外，可以方便将样品放置在样品存放区。

在一实施例中，光源2位于负压腔外，其中，支撑装置1上设有避让孔，光源2与支撑装置1连接，光源2的出光面与避让孔相对，光源2发出的光线可以从避让孔处传递至负压腔内，应当说明的是，避让孔也属于负压腔的一部分。另外，光源2密封避让孔，负压装置对负压腔抽真空后，可以使光源2的出光面也位于一个真空空间内，从而进一步减小空气所造成的光线的能量的衰减。其中，光源2自身是真空结构，留出一个薄的铍窗封住的窗口用以出射光线。当然，在其他实施例中，光源2也可以是设置在负压腔内。

如图1和图10所示，在一实施例中，外壳9包括本体92和透光密封件93；本体92与支撑装置1连接，并与支撑装置1围合形成负压腔；本体92上设有窗口921，透光密封件93与本体92连接，并密封窗口921。

其中，窗口921贯穿本体92，负压腔内所发出的光线可以从窗口921处传播到负压腔外。其中，窗口921所在区域即为第三透光区91。通过透光密封件93的密封，即可以保证窗口921处透光，又可以保证负压腔的气密性。

另外，如图10所示，外壳9还包括密封圈94和压环95，本体92的外表面设有环形槽，环形槽环绕在窗口921外侧，密封圈94安装在环形槽内，并环绕在窗口921的外侧，压环95与本体92连接，并压在密封圈94上，以便通过密封圈94实现压环95和本体92之间的密封连接，压环95的环孔951与窗口921连通，负压腔内的光线可以从窗口921处传播到压环95的环孔951内，并可以从环孔951处穿过压环95，透光密封件93安装在压环95背离本体92的表面上，并封闭压环95的环孔951。

在一实施例中，透光密封件93为聚酰亚胺薄膜。

如图1和图2所述，支撑装置1包括支撑板11，光源2、样品承载装置4、光路切换装置6、晶体3以及检测装置5都设置在支撑板11上。其中，支撑板11具有相背设置在第一表面和第二表面，光源2设置在第一表面一侧，样品承载装置4、光路切换装置6、晶体3以及检测装置5都设置在第二表面一侧。

上述避让孔设置在支撑板11上，并由第一表面贯穿至第二表面，以便使光源2发出的光线能够从避让孔处穿过支撑板11。

另外，如图1和图2所述，外壳9包括第一壳体96和第二壳体97，第一壳体96和第二壳体97均与支撑板11连接，第一壳体96位于第一表面一侧，第二壳体97位于第二表面一侧，第一壳体96与支撑板11围合形成第一腔体，第二壳体97与支撑板11围合形成第二腔体，光源2位于第一腔体内，晶体3、以及光路切换装置6位于第二腔体内。第一腔体即为上述负压腔。负压装置10可以是连接在第二壳体97上。

另外，上述的窗口921也位于第二壳体97上。

如图2和图3所示，在一实施例中，单色聚焦X射线光谱分析仪100还包括准直装置20；准直装置20设置在晶体3和样品承载装置4之间，用于对从第一透光区穿出的光线进行准直。此外，准直装置20也起到光阑的作用。在使用单色光束照射样品的时候，一般是应对低浓度元素的检测需求，需尽可能减少光源2的散射线经窗口921出射。使用准直装置20可以限定只有单色衍射光方向的光线能够从窗口921出射，其他能量的散射线无法出射，这样达到降低背景的效果。

在一实施例中，准直装置20包括第一准直器201和第二准直器202，从单色透光区和/或直通透光区传出的光线，先经过第一准直器201准直，然后在经过第二准直器202准直。

应当理解的是单色聚焦X射线光谱分析仪100还包括相应的控制装置，控制装置用于控制光源2、光路切换装置6以及检测装置5等部件的工作。另外，样品承载装置4可以通过相应的支架等安装在支撑板上。

应当理解的是，上述相关设计也可以采用其他方式进行替换，比如：

在其他实施例中，遮光单元8可以是设置在分光单元7和光源2之间，即遮光单元8位于分光单元7靠近光源2的一侧，此时遮光单元8可以从分光单元7靠近光源2的一侧对各第一透光区71进行遮挡；其中，当一个第一透光区71被遮挡时，光源2发出的光线不能传递至该第一透光区71。另外，当遮光单元8位于分光单元7靠近光源2的一侧时，实际上是遮光板82位于分光单元7靠近光源2的一侧，此时，光线从第二透光区83穿过遮光板82后，再从与第二透光区83相对的那个第一透光区71穿过分光单元7，当光线穿过分光单元7，便实现穿过光路切换装置6。

在其他实施例中，遮光单元8有一部分（定义该部分为第一部分）设置在分光单元7背离光源2的一侧，遮光单元8还有一部分（定义该部分为第二部分）设置在分光单元7和光源2之间，此时，第一部分可以对一部分第一透光区71进行遮挡，第二部分可以对另一部分第一透光区71进行遮挡。其中，第一部分和第二部分均可以包括上述的驱动组件81和遮光板82。

在其他实施例中，驱动组件81也可以是采用其他能够驱动物体直线运动的装置，比如，驱动组件81可以是采用直线电机和光栅尺的配合等。

在其他实施例中，为了驱动遮光板82相对分光单元7运动，驱动组件81也可以是用于驱动遮光板82做旋转运动，此时驱动组件81可以是包括旋转电机85，旋转电机85可以直接与遮光板82连接，以驱动遮光板82转动。

在其他实施例中，遮光板82也可以是位于分光单元7和晶体3之间，此时，遮光板82位于分光单元7背离光源2的一侧。当然，遮光板82可以是位于分光单元7背离晶体3的一侧，此时，遮光板82位于分光单元7和光源2之间。

在其他实施例中，分光单元7和光源2二者的相对位置是可以变动的，比如，光源2固定，分光单元7可以相对光源2运动，当需要采用相应的单色光照射样品时，可以驱动分光单元7，使分光单元7运动至光源2和样品承载装置4之间，这样光源2发出的光线需要从分光单元7的第一透光区71穿过后才能投射至样品存放区；当不需要采用单色光照射样品，可以驱动分光单元7运动，使分光单元7与光源2错开，这样光源2发出的光线无需穿过分光单元7就可以向样品存放区投射。

在其他实施例中，也可以将样品存放区设置在负压腔内。其中，外壳9上设有样品取放口，取放口贯穿外壳9，样品承载装置4可以与外壳9配合以封闭取放口，当样品承载装置4封闭取放口时，样品存放区位于负压腔内。另外，样品承载装置4可以与外壳9可拆卸连接，当需要向样品存放区放置样品时，可以将样品承载装置4从外壳9上拆卸下来，当对样品进行检查时，将样品承载装置4与外壳9连接在一起，以便将样品封闭在负压腔内。应当理解的是，当负压装置10对负压腔抽真空时，样品承载装置4封闭了取放口，这样可以使负压腔成为一个密封的腔体。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种单色聚焦X射线光谱分析仪，其特征在于，包括支撑装置、光源、晶体、样品承载装置、检测装置以及光路切换装置；

所述光源、所述晶体、所述样品承载装置、所述检测装置以及所述光路切换装置均安装在所述支撑装置上；

所述光路切换装置包括分光单元和遮光单元；所述分光单元具有间隔设置的多个第一透光区；所述遮光单元与所述分光单元活动连接，用于选择性地遮挡一个或多个所述第一透光区；

所述光源发出的光线能够从各所述第一透光区投射至所述样品承载装置上的样品存放区；

所述晶体的数量至少为一个；一个所述晶体与一个所述第一透光区对应，所述晶体用于将从与其对应的第一透光区处传出的光线转换为单色光；

所述检测装置用于接收从放置在所述样品存放区的样品上发出的光线；

所述第一透光区的类型包括单色透光区和直通透光区；所述单色透光区与所述晶体对应，所述直通透光区与所述晶体错开；

所述遮光单元用于遮挡所述单色透光区或所述直通透光区。

2.根据权利要求1所述的单色聚焦X射线光谱分析仪，其特征在于，所述第一透光区为设置在所述分光单元上的通光孔。

3.根据权利要求1-2任意一项所述的单色聚焦X射线光谱分析仪，其特征在于，所述第一透光区数量为两个，两个所述第一透光区分别为单色透光区和直通透光区；所述遮光单元上设有第二透光区，所述遮光单元遮挡一个第一透光区时，所述第二透光区不与另一个第一透光区相对；或是所述遮光单元遮挡一个第一透光区时，能够使所述第二透光区与另一个第一透光区相对，以便使光源发出的光线从所述第二透光区以及与所述第二透光区相对的第一透光区处投射至目标物体。

4.根据权利要求3所述的单色聚焦X射线光谱分析仪，其特征在于，所述遮光单元包括驱动组件和遮光板，所述驱动组件与所述遮光板连接，所述第二透光区设置在所述遮光板上；

所述驱动组件用于驱动所述遮光板相对所述分光单元运动，使所述遮光板能够在第一位置、第二位置以及第三位置之间切换；

所述遮光板位于所述第一位置时，所述遮光板与所述单色透光区错开，且所述遮光板与所述直通透光区均错开；

所述遮光板位于所述第二位置时，所述遮光板与所述单色透光区错开，并遮挡所述直通透光区；

所述遮光板位于所述第三位置时，所述遮光板遮挡所述单色透光区，所述第二透光区与所述直通透光区相对。

5.根据权利要求1-2任意一项所述的单色聚焦X射线光谱分析仪，其特征在于，所述遮光单元包括驱动组件和遮光板；

所述驱动组件与所述遮光板连接，用于驱动所述遮光板相对所述分光单元运动，以便使所述遮光板能够对不同的第一透光区进行遮挡。

6.根据权利要求1-2任意一项所述的单色聚焦X射线光谱分析仪，其特征在于，所述单色聚焦X射线光谱分析仪还包括外壳和负压装置；

所述外壳与所述支撑装置连接，并与所述支撑装置围合形成负压腔；

所述晶体以及所述光路切换装置均位于所述负压腔内，所述样品承载装置和所述检测装置均位于所述负压腔外；

所述外壳上设有第三透光区，所述光源发出的光线从第三透光区传递出所述负压腔后向所述样品存放区投射；

所述负压装置与所述负压腔连通，用于对所述负压腔抽真空。

7.根据权利要求6所述的单色聚焦X射线光谱分析仪，其特征在于，所述外壳包括本体和透光密封件；

所述本体与所述支撑装置连接，并与所述支撑装置围合形成负压腔；

所述本体上设有窗口，所述透光密封件与所述本体连接，并密封所述窗口形成所述第三透光区。

8.根据权利要求5所述的单色聚焦X射线光谱分析仪，其特征在于，所述晶体位于所述遮光板和所述分光单元之间。

9.根据权利要求1所述的单色聚焦X射线光谱分析仪，其特征在于，所述单色聚焦X射线光谱分析仪还包括准直装置；

所述准直装置设置在所述晶体和所述样品承载装置之间，用于对从所述第一透光区穿出的光线进行准直。