CN1543653A - 采用用于激励的聚焦光学器件和用于收集的聚焦单色器的波长色散x射线荧光分析(xrf)系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供X射线荧光(XRF)光谱测定系统和方法。XRF系统(100)包括X射线辐射源(110)、和布置在X射线辐射源(110)和试样(130)之间的激励光学器件(120)、以便收集来自所述辐射源的X射线辐射，并将X射线辐射聚焦到试样上的一个焦点，以引起试样中至少一种被分析物发出荧光。该系统(100)还包括X射线探测仪(150)，和收集光学器件(140)。收集光学器件包括至少一个双曲衍射光学器件，该双曲衍射光学器件布置在试样和X射线探测仪之间，以便收集来自试样上的焦点处的X射线荧光，并将荧光X射线导向至少一个X射线探测仪。

Description

采用用于激励的聚焦光学器件和用于收集的聚焦单色器的 波长色散X射线荧光分析(XRF)系统
相关专利/申请的交叉引用
本申请包含与下列共有的专利和申请的主题相关的主题，每个专利和申请全文在此提出作为参考：
“Use Of Kumakhov Lens For X-Ray Li thography”，MuradinA.Kumakhov，美国专利证书5175755，1992年12月29日授权；
“Device For Controlling Beams Of Particles，X-Ray and GammaQuanta”，Muradin A.Kumakhov，美国专利证书5192869，1993年3月9日授权；
“Use Of A Kumakhov Lens In Analyt ic Instruments”MuradinA.Kumakhov，美国专利证书5497008，1996年3月5日授权；
“High Intensity，Small Diameter X-Ray Beam，Capillary OpticSystem”，David M.Gibson，美国专利证书5570408，1996年10月29日公布；
“Multiple-Channel，Total-Reflection Optic With ControllableDivergence”，Gibson等，美国专利证书5604353，1997年2月18日授权；
“Multiple Channel Optic”，Qi-Fan Xiao，美国专利证书5745547，1998年4月28日授权；
“Curved Optical Device and Method Of Fabrication”，Zewu Chen，美国专利证书6285506，2001年9月4日授权；
“Doubly Curved Optical Device With Graded Atomic Planes”，Zewu Chen，美国专利证书6317483，2001年11月13日公布；
“Total-Reflection X-Ray Fluorescence Apparatus and MethodUsing a Doubly-Curved Optic”，Zewu Chen，美国申请号09/667966，2000年9月22日申请；和
“X-Ray Tube and Method and Apparatus for Analyzing FluidStreams Using X-Rays”，Radley等，美国申请号60/336584，2001年12月4日申请。
技术领域
本发明的领域涉及X射线荧光(XRF)光谱系统，特别是涉及包括用于在试样上形成聚焦激励光束的聚焦X射线光学元件和用于从试样上收集二次X射线的单色器。
背景技术
X射线荧光(XRF)光谱测定法广泛被认为是非常精确的确定材料的原子组成的方法，它通过用X射线照射试样并观察试样发出的生成的二次X射线来实现。
一般的，XRF系统包括激励辐射源(X射线管或放射性同位素)、用于检测从试样发出的二次X射线并确定其能量或波长的装置、和光谱输出的显示器。一定能量或波长的二次X射线的强度与试样中的元素浓度有关。计算机软件常用来分析数据并确定浓度。
通过利用X射线源照射试样开始这个过程。当X射线光子撞击试样时，它们从构成试样的原子内壳碰撞出电子，形成使原子不稳定的空位。当离开外壳的电子转移到内壳时，原子稳定，并且在这个过程中发出典型的X射线光子，光子的能量为对应壳层的两个结合能之差。存在两种传统的确定从试样发出的X射线光谱的方法。第一方法是能量色散分光法(EDS)，第二方法是波长色散分光法(WDS)。在能量色散分光法系统中，使用能量色散探测仪，例如固态探测仪或正比计数器，来确定从试样发出的光子的能量谱。在波长光谱测定法系统中，使用晶体或多层结构来从试样发出的X射线光子中选择特定的X射线波长。
利用EDS的X射线荧光是最广泛使用的元素浓度分析方法。该方法具有一些优点。首先，EDS探测仪可立即检测周期表中的几乎所有元素。第二，系统紧凑，因为与波长色散X射线荧光系统比较，在收集侧不需要附加的光学器件。第三，可使用低功率X射线管，因为EDS探测仪具有大的收集立体角和高的效率。然而，XRF/EDS系统具有一些缺陷，包括较差的灵敏度和差的能量分辨率。而且，由于EDS探测仪能检测到来自试样的所有X射线，探测仪容易充满来自主要元素的荧光信号和原射线束的强的散射。
利用WDS的X射线荧光还具有若干优点，与XRF/EDS系统相比，包括较高的能量分辨率和较高的信号一背景比。这样，XRF/WDS方法是微量元素分析和需要高能量分辨率应用的强大手段。然而，传统的XRF/WDS系统存在缺陷，包括由于WDS方法的限制，因而需要高功率X射线管，这导致效率低、和小的收集立体角。传统的WDS系统的另一个缺陷是在收集侧的晶体和多层结构仅选择特定的X射线波长，对于多元素探测需要扫描机构或多晶体系统。这具有可避免探测仪饱和的优点，但会导致复杂的调整。因此，与XRF/EDS系统相比，XRF/WDS系统是典型的庞大、复杂、且更昂贵。
尽管大多数XRF仪器通常用于分析多种元素，在工业过程控制中，它们还具有许多重要的应用，这需要单元素或有限的元素探测。这样，本发明涉及提供紧凑的XRF/WDS系统，该系统为有限数量的元素提供超高的灵敏度或高速的分析。
发明内容
本发明克服了现有技术的缺点，并提供了另外的优点。本发明一方面包括X射线荧光(XRF)光谱测定系统。XRF系统包括至少一个X射线辐射源，和布置在至少一个X射线辐射源和试样之间的至少一个激励光学器件。至少一个激励光学器件收集来自至少一个辐射源的X射线辐射，并将X射线辐射聚焦到试样上的一个焦点，以引起试样中至少一种被分析物发出荧光。该系统还包括至少一个X射线探测仪，和至少一个收集光学器件。至少一个收集光学器件包括至少一个双曲衍射光学器件，该双曲衍射光学器件布置在试样和至少一个X射线探测仪之间，以便收集来自试样上的焦点处的X射线荧光，并将荧光X射线导向至少一个X射线探测仪。
还描述并要求保护上述XRF光谱测定系统中的许多改进。例如，至少一个X射线辐射源包括至少一个电子轰击X射线源。至少一个激励光学器件包括至少一个聚焦多色光学器件，例如一个或多个多毛细管(polycapillary)光学器件，和/或包括至少一个聚焦单色光学器件。一个或多个聚焦单色光学器件包括至少一个双曲晶体和/或至少一个双曲多层光学器件。焦点具有小于500微米的焦斑大小，试样可以是固体或流体。而且试样可以是基于石油的产品，例如汽油、柴油、原油或润滑油。在试样内被激励的至少一种被分析物包括硫和/或铁。另外，聚焦在试样上的X射线辐射可以小于全外反射角的角度入射在试样上，对于全反射X射线荧光(TXRF)来说这是期望的，或者聚焦在试样上的X射线辐射可以大于全外反射角的角度入射在试样上，对于正常的X射线荧光来说这是期望的。
其它改进可包括将至少一种被分析物的X射线向探测仪引导的至少一个收集光学器件，用于确定在试样中至少一种被分析物的浓度、或确定试样的厚度。而且，至少一个收集光学器件的至少一个双曲衍射光学器件包括至少一个双曲晶体。至少一个双曲晶体具有Johann外形、Johannson外形、部分近似Johannson外形、或包括对数螺线晶体光学器件。而且，至少一个双曲衍射光学器件包括至少一个双曲多层光学器件，它可以是双曲阶梯光学器件、或者是某些实施例中的双曲对数螺线光学器件。而且，至少一个收集光学器件可相对于试样和至少一个X射线探测仪固定。至少一个X射线探测仪可以是一个或多个气体正比计数器、一个或多个闪烁计数器、和/或一个或多个固态探测器。一个或多个固态探测仪包括至少一个PIN二极管固态探测仪。
在另一方面，公开了一种X射线荧光光谱测定方法。该方法包括：提供至少一个X射线辐射源；提供至少一个激励光学器件，该激励光学器件布置在所述至少一个X射线辐射源和被分析的试样之间，以便收集来自所述至少一个辐射源的X射线辐射，并将X射线辐射聚焦到试样上的一个焦点，以引起试样中的至少一种被分析物发出荧光；提供至少一个X射线探测仪；和在试样和至少一个X射线探测仪之间布置至少一个收集光学器件，该收集光学器件包括至少一个双曲衍射光学器件，以便从试样上的所述焦点收集X射线荧光，并将荧光X射线向至少一个X射线探测仪聚焦。
本发明的技术可实现附加的特点和优点。下面详细描述了本发明的其它实施例和方面，并构成本发明的一部分。
附图说明
构成本发明的主题在说明书结尾的权利要求书中特别指出并清楚地要求保护。结合附图并通过下面的详细描述，本发明的前述和其它目的、特点和优点将更清楚。附图中：
图1表示根据本发明的一个方面的XRF/WDS系统100的一个实施例；
图2表示用于根据本发明的一个系统中的提供点对点聚焦的双曲晶体光学器件；
图3A表示用于根据本发明的一个系统中的双曲对数螺线晶体或多层光学器件的外形的一个实施例；
图3B表示图3A中的线B-B截取的光学器件的横截面图；
图4表示根据本发明的一个方面的XRF/WDS系统200的另一个实施例；和
图5表示用于根据本发明的一个方面的系统中的提供点对点聚焦的多毛细管光学器件。
具体实施方式
通常，根据本发明的一个方面的紧凑XRF/WDS系统的一个实施例包括一个X射线源、一个将来自X射线源的X射线聚焦在试样上的激励X射线光学器件、至少一个收集单色器和一个X射线计数器。激励X射线光学器件可以是提供多色激励的聚焦多毛细管光学器件，或提供单色激励的点聚焦双曲晶体光学器件。收集单色器(它可以是双曲晶体光学器件、双曲多层光学器件、或其它双曲衍射光学器件)选择所需的元素特征波长。反射的X射线的强度由探测仪测量，并与在试样中该元素的浓度相关。
根据本发明的XRF/WDS系统的一个方面是，激励光学器件可有效地从点X射线源捕获大锥角的X射线。该光学器件是聚焦光学器件，该聚焦光学器件甚至可利用紧凑、低功率(例如＜1KW，更有利的是＜100W)X射线源在试样上产生很强的激励射束。与使用大功率的X射线管的传统的XRF/WDS系统相比，使用低功率X射线管使该系统更紧凑、并且更简单。
本发明的另一个方面是如果双曲晶体光学器件用作激励光学器件时，可产生单色激励射束。在一个典型的XRF/WDS系统的实施例中，多色射束用来激励试样。单色激励比多色激励产生更高的信号背景比率，这是因为在试样上消除了来自X射线源的散射韧致辐射。这显著提高了系统的探测范围。单色激励还大大简化了XRF的定量分析。
本发明的又一个方面是由于激励光学器件的聚焦能力，激励射束聚焦在试样上。在试样上的射束的焦斑大小可以在50μ至500μ的范围内，这比传统系统的射束尺寸(典型的为～10mm-30mm)小大约两个数量级。除了提供有效的收集，在分析时该较小的射束尺寸容许空间分辨率。
由于较小的试样激励面积，双曲衍射光学器件可有效地用作收集光学器件(在本发明的另一方面)。双曲单色光学器件可从一个斑点提供大的收集立体角。(在具有大的激励射束尺寸的传统的XRF/WDS系统中，选择平展或单一弯曲的单色器，这限制了收集立体角)。对于激励射束的给定的外形和强度，用于，双曲单色器显著提高了用于探测元素的信号电平。
本发明的又一方面是，收集光学器件可相对于试样和探测仪固定，不涉及移动部件。这既有优点又有缺点。优点是它使分析加速，并提高系统可靠性，而缺点是必须使用多个收集光学器件，例如，用于多元素分析。
为了重申，根据本发明的原理，描述的XRF/WDS系统具有X射线聚焦光学器件，它为试样提供多色激励或单色激励。从X射线荧光产生的二次X射线由单色器收集，单色器包括双曲衍射体，以便向探测仪前进，该探测仪例如是正比计数器、室温PIN探测仪、或NaI探测仪。XRF/WDS系统100的一个实例利用如X射线光学器件，以提供单色激励、并从试样收集X射线，这可参考图1在下面详细描述。
XRF/WDS系统100包括例如低功率X射线源110、单色聚焦光学器件120、试样130、收集单色器140、和探测仪150。
低功率X射线源110(例如＜1KW，更有利的是＜100W)是X射线辐射源，例如X射线管、放射性材料的密封放射源、或者撞击金属靶并产生X射线辐射的高能电子源。低功率X射线源110的一个实例是50W X射线管，它具有包括铬、铜、钨、或钼的靶材料，且靶材料上的电子束尺寸在约50μm至300μm之间的范围内。
试样130是接收计量学测量的材料。试样130的一个实例可以是这样一个工艺流程，例如希望测量其中硫浓度的柴油，或希望测量磨损金属(铁)浓度的润滑油。如果试样130是流体流，可包含窗口材料(未图示)，以便能够将X射线激励辐射传递到试样130中并从试样130发出X射线荧光。
位于XRF系统100的X射线源110和试样130之间的单色聚焦光学器件120用来向试样130反射或传导反在小能量范围内的辐射，例如，在几十或几百电子伏特之间的能量范围内，这与多色光学器件不同，多色光学器件可在几千电子伏特的能量带宽内传导辐射。光学器件120还将X射线聚焦到试样130上的小焦斑上。该焦斑的尺寸可以在50μm至500μm之间的范围内。
聚焦光学器件120的一个实例是Johann型双曲晶体。Johann型双曲晶体的外形的一个实例在图2中图示。在该外形中，晶体160的衍射平面平行于晶体表面。曲面形的晶体表面在焦圆170的平面内具有Johann外形，并沿线SI轴对称，其中点S是X射线源110的位置(图1)，点I是焦斑。晶体表面在焦圆的平面内具有2R的曲率半径，并在垂直于扇形部分SI的中平面内具有2Rsin2θB的曲率半径，其中R是焦圆的半径，θB是布拉格角，从点S发散并在晶体的摇摆曲线宽度内以一个入射角到达晶体表面的X射线被有效地反射到点I。这种类型的双曲晶体不仅提供点聚焦，而且提供射束180的单色化，因为仅具有适当波长的X射线光子可被反射。
如图1所示，X射线光学器件140是XRF系统100的另一个单色光学元件，并位于试样130和探测仪150之间。该光学器件收集特定波长的X射线，并将X射线导向X射线探测仪。在传统的XRF/WDS系统中，平展和单一弯曲的晶体光学器件可以作为光学器件的一种选择。在本发明中，收集单色器是双曲衍射体(例如晶体或多层光学器件)，它能从一点提供比平展/单一弯曲光学器件更大的收集立体角。
收集单色光学器件140的一个特定的实例是双曲对数螺线晶体光学器件。该外形的一个实例在图3A和3B中图示。在该外形中，晶体光学器件的衍射平面平行于晶体表面。在分散平面中的晶体表面具有对数螺线的形状，并绕轴ID旋转对称，其中点I是对数螺线的原点和在试样130上的激励射束的焦点(图1)，点D是探测仪150的位置(图1)。由于螺旋曲线的性质，从试样表面上的点I发出的荧光X射线在该对数螺线表面上具有恒定的入射角。对于晶体的衍射平面，该恒定角度选择为在试样130中有关元素的特征X射线的布拉格角。从双曲对数螺线外形反射的X射线不会形成一点，但在分散平面内焦散。X射线将沿ID的方向聚焦在轴ID上，这如图3B所示。
替代的，多层光学器件可在图1的系统中用作单色光学器件120和单色光学器件140。探测仪150可以是简单的计数探测仪，即气体正比计数器、闪烁探测仪、或室温PIN二极管固态探测仪。
有利的，XRF/WDS系统100非常适合高灵敏微量元素分析。点对点聚焦双曲晶体光学器件提供大的收集立体角，并且甚至利用低功率X射线管在试样上形成很强的聚焦单色射束。由于单色激励，信号背景比率显著提高，且探测灵敏度提高。激励射束点聚焦在试样上能够有效地利用双曲收集光学器件，以提高荧光X射线的收集立体角。这进一步提高了系统的灵敏度。
作为图1的XRF/WDS系统100的一个特定的实施例，该系统包括X射线源110，该X射线源110包括50W X射线管，它具有铬、铜、钨、或钼的源材料，且源材料上的斑尺寸在约100μm至300μm之间的范围内。光学器件120可以是双曲点聚焦晶体，它由硅、锗、或其它晶体材料制成，并定位在沿光轴与X射线源110保持100mm至200mm，这被定义为从撞击双曲晶体120中心的X射线源到双曲晶体120的光线运行中心。试样130可以是油，例如具有可包括硫、钒和镍的微量元素。试样130可位于距离单色光学器件120沿光轴测量为100mm至200mm。第二单色光学器件140可以是双曲对数螺线晶体，它由硅、锗和其它晶体材料制成，并定位在距离试样130沿光轴测量为100mm至200mm处。探测仪150可以是气体正比计数器、闪烁计数器、室温PIN探测仪、或NaI探测仪，并定位在距离试样130沿光轴测量为100mm至200mm处。
通过给系统100添加一个或多个收集单色器和探测仪，可测量两种或多种元素，每个收集单色器与探测仪成对，以便进行对应的单元素探测。
图4表示根据本发明的一方面的XRF系统200的一个替代实施例。系统200包括源210、多色聚焦光学器件220、试样230、双曲单色光学器件240、和探测仪250。
多色光学器件220是传导较广范围的光子能量的光学元件，在对光子聚焦同时，它聚集到试样230上的一个小斑点上。非常适合起光学器件220作用的多色光学器件的一个实例是多毛细管光学器件300(见图5)，例如由Albany，New York.的X射线光学系统公司购得。在上述专利中详细描述的多毛细管光学器件是一束细的空心管，它借助全反射传导光子。
由于多色激励，与系统100相比(图1)，信号背景比更差。然而，系统200(图4)可提供若干优点。例如，对于系统200，由于多毛细管光学器件的更好的聚焦能力，因此可获得更小的焦斑。对于局部分析，这可以给出更好的空间分辨率。例如，利用50W X射线管和多毛细管光学器件可获得20μm至50μm的焦斑。另一个优点是多色激励提供具有较宽范围能量的X射线光子，它能覆盖元素周期表中几乎所有元素。
在一个特定的实施例中，XRF/WDS系统200可包括X射线源210，该X射线源可以是50W X射线管，源材料为铬、铜、钨或钼，源材料上的焦斑大小约为100μm至300μm。多色光学器件220可以是距离X射线源210的距离为30mm至50mm的多毛细管光学器件。试样230可以例如是具有包括硫、钒和镍元素的油。试样230可以定位在距离多毛细管光学器件220的距离为100mm至200mm。双曲单色器240可以是双曲对数螺线晶体，它由硅、锗或其它晶体材料制成，并定位在距离试样230沿光轴测量的距离为100mm至200mm。探测仪250可以是气体正比计数器，闪烁计数器、室温PIN探测仪、或NaI探测仪、它们定位在距离单色光学器件240沿光轴测量的距离为100mm至200mm。具有对应探测仪的多个收集单色器还能用于多元素探测。
尽管这里描述和图示了优选实施例，显然对于本领域的普通技术人员来说，在不超出下面的权利要求书所限定的本发明的实质的前提下，本发明可作出不同的修改、添加、替换等。

Claims (32)

1、一种X射线荧光(XRF)光谱测定系统，该系统包括：
至少一个X射线辐射源；
布置在至少一个X射线辐射源和试样之间的至少一个激励光学器件，该至少一个激励光学器件用于收集来自所述至少一个辐射源的X射线辐射，并将X射线辐射聚焦到试样上的一个焦点，以引起试样中至少一种被分析物发出荧光；
至少一个X射线探测仪；和
至少一个收集光学器件，该至少一个收集光学器件包括布置在试样和所述至少一个X射线探测仪之间的至少一个双曲衍射光学器件，用于收集来自试样上的所述焦点处的X射线荧光，并将荧光X射线导向所述至少一个X射线探测仪。
2、如权利要求1所述的XRF光谱测定系统，其特征在于，所述至少一个X射线辐射源包括至少一个电子轰击X射线源。
3、如权利要求1所述的XRF光谱测定系统，其特征在于，所述至少一个激励光学器件包括至少一个聚焦多色光学器件。
4、如权利要求3所述的XRF光谱测定系统，其特征在于，所述至少一个聚焦多色光学器件包括至少一个多毛细管光学器件。
5、如权利要求1所述的XRF光谱测定系统，其特征在于，所述至少一个激励光学器件包括至少一个聚焦单色光学器件。
6、如权利要求5所述的XRF光谱测定系统，其特征在于，所述至少一个聚焦单色光学器件包括至少一个双曲晶体。
7、如权利要求5所述的XRF光谱测定系统，其特征在于，所述至少一个聚焦单色光学器件包括至少一个双曲多层光学器件。
8、如权利要求1所述的XRF光谱测定系统，其特征在于，焦点具有小于500微米的焦斑大小。
9、如权利要求1所述的XRF光谱测定系统，其特征在于，聚焦在试样上的X射线辐射以小于全外反射角的角度入射在试样上。
10、如权利要求1所述的XRF光谱测定系统，其特征在于，聚焦在试样上的X射线辐射以大于全外反射角的角度入射在试样上。
11、如权利要求1所述的XRF光谱测定系统，其特征在于，试样包括固体。
12、如权利要求1所述的XRF光谱测定系统，其特征在于，试样包括流体。
13、如权利要求12所述的XRF光谱测定系统，其特征在于，流体包括基于石油的产品。
14、如权利要求13所述的XRF光谱测定系统，其特征在于，基于石油的产品包括汽油或柴油。
15、如权利要求13所述的XRF光谱测定系统，其特征在于，基于石油的产品包括原油。
16、如权利要求11所述的XRF光谱测定系统，其特征在于，基于石油的产品包括润滑油。
17、如权利要求1所述的XRF光谱测定系统，其特征在于，所述至少一种被分析物包括硫。
18、如权利要求1所述的XRF光谱测定系统，其特征在于，所述至少一种被分析物包括铁。
19、如权利要求1所述的XRF光谱测定系统，其特征在于，所述至少一个收集光学器件将被分析物的X射线向所述至少一个X射线探测仪引导，以便确定被分析物在试样中的浓度、或确定试样的厚度。
20、如权利要求1所述的XRF光谱测定系统，其特征在于，所述至少一个双曲衍射光学器件包括至少一个双曲晶体。
21、如权利要求20所述的XRF光谱测定系统，其特征在于，所述至少一个双曲晶体包括具有Johann外形的至少一个双曲晶体。
22、如权利要求20所述的XRF光谱测定系统，其特征在于，所述至少一个双曲晶体包括具有Johannson外形或部分近似Johannson外形的至少一个双曲晶体。
23、如权利要求20所述的XRF光谱测定系统，其特征在于，所述至少一个双曲晶体包括至少一个双曲对数螺线晶体光学器件。
24、如权利要求1所述的XRF光谱测定系统，其特征在于，所述至少一个双曲衍射光学器件包括至少一个双曲多层光学器件。
25、如权利要求24所述的XRF光谱测定系统，其特征在于，所述至少一个双曲多层光学器件包括至少一个双曲对数螺线光学器件。
26、如权利要求1所述的XRF光谱测定系统，其特征在于，所述至少一个双曲衍射光学器件包括至少一个双曲阶梯衍射光学器件。
27、如权利要求1所述的XRF光谱测定系统，其特征在于，所述至少一个收集光学器件相对于试样固定并相对于所述至少一个X射线探测仪固定。
28、如权利要求1所述的XRF光谱测定系统，其特征在于，所述至少一个X射线探测仪包括至少一个气体正比计数器。
29、如权利要求1所述的XRF光谱测定系统，其特征在于，所述至少一个X射线探测仪包括至少一个闪烁计数器。
30、如权利要求1所述的XRF光谱测定系统，其特征在于，所述至少一个X射线探测仪包括至少一个固态探测器。
31、如权利要求30所述的XRF光谱测定系统，其特征在于，所述至少一个固态探测仪包括至少一个PIN二极管固态探测仪。
32、一种X射线荧光(XRF)光谱测定方法，该方法包括：
提供至少一个X射线辐射源；
提供至少一个激励光学器件，该激励光学器件布置在所述至少一个X射线辐射源和被分析的试样之间，以便收集来自所述至少一个辐射源的X射线辐射，并将X射线辐射聚焦到试样上的一个焦点，以引起试样中的至少一种被分析物发出荧光；
提供至少一个X射线探测仪；和
在试样和所述至少一个X射线探测仪之间布置至少一个收集光学器件，该收集光学器件包括至少一个双曲衍射光学器件，以便从试样上的所述焦点收集X射线荧光，并将荧光X射线导向所述至少一个X射线探测仪。
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