CN200989888Y - 使用毛细管透镜的x射线荧光分析仪 - Google Patents

使用毛细管透镜的x射线荧光分析仪 Download PDF

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韩申生
文成
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Abstract

一种使用X射线透镜(毛细管透镜)来平行X射线的X射线荧光分析仪。本X射线荧光分析仪，包括电源、X射线激发装置、X射线探测器、信号处理装置和计算机，在X射线激发装置与被测样品之间设有X射线毛细管透镜，将从X射线激发装置出射X射线的会聚使成为平行微束。X光光管发射的X射线有较大的立体角，通过毛细管透镜，使其成为平行微束。一方面一定程度上会聚X射线能量，提高了束斑的功率密度，相对减小了X光源功率；另一方面由于X射线微平行，能够使物体与光源和探测器的距离不敏感，可以测定样品内元素的空间分布；而且由于X射线透镜可以减小高能X射线散射造成的本底，提高了信噪比，从而提高了仪器的探测极限。

Description

使用毛细管透镜的X射线荧光分析仪
技术领域
本实用新型涉及一种X射线荧光分析仪，尤其是，涉及使用毛细管透镜会聚X射线，用于分析物质中元素含量的X射线荧光分析仪。
背景技术
不同元素的荧光X射线具有各自的特定波长，因此根据荧光X射线的波长可以确定元素的组成。图1是传统的X荧光分析仪的示意图，图中，X射线荧光分析仪，包括电源1、X射线激发装置2、被测样品3、X射线探测器5、信号处理装置6和计算机7。X荧光分析(XRF)技术具有快速、精确、无损的特点，是物理、化学、生物、医学、环境科学、地质学、法医学、材料科学等学科及工业生产中的一种重要研究手段。如何提高XRF实验数据的信噪比、样品检测的空间分辨率和降低痕量元素的检测极限等是人们感兴趣的课题。提高信噪比主要是减小初始入射X光造成的本底，可以采用极化X光、全反射、同步辐射X光等方法，但前两种方法打倒样品上的X射线强度很弱，而后者造价昂贵，难以作为常规分析。提高分辨率的传统方法的主要障碍是在减小束斑尺寸的同时光通量也随之降低。
实用新型内容
本实用新型为解决提高分辨率减小束斑尺寸造成光通量随之降低问题，提供一种新型的X射线荧光分析仪。
本实用新型的使用毛细管透镜的X射线荧光分析仪，包括电源、X射线激发装置、X射线探测器、信号处理装置和计算机，其特征在于在X射线激发装置与被测样品之间设有X射线毛细管透镜，将从X射线激发装置出射X射线的会聚使成为平行微束。
本实用新型使用毛细管透镜的X射线荧光分析仪，其中在被测样品与X射线探测器之间加入了X射线毛细管透镜，使样品所含元素的特征X射线会聚成为平行微束。
本实用新型的使用毛细管透镜的X射线荧光分析仪，其中X射线毛细管透镜可以是一个或者多个。
本实用新型使用毛细管透镜的X射线荧光分析仪，其中信号处理装置包括与X射线探测器依次相联的前置放大器，主放大器和多道分析器，最后将测量信号传输给计算机。
本实用新型的使用毛细管透镜的X射线荧光分析仪的优点和积极效果在于：使用毛细管X射线透镜来微平行X射线管的产生射线以及样品产生的特征X射线。由于X射线透镜将发散的X射线会聚成平行微束，大大提高了X射线的功率密度，从而提高了分析灵敏度，并且可以减少X射线管的功率。另一方面由于X射线是平行，能够使物体与光源和探测器的距离不敏感，可以测定样品内元素的空间分布，并且由于X束斑较小，可以提供较好的空间分辨率。而且由于X射线透镜具有一定的通频带，可以选择分析时的最佳X射线波段，从而减小高能X射线散射造成的本底，提高了信噪比，从而提高了仪器的探测极限。装置结构简单，造价不高，便于使用和普及。
X射线毛细管是以全反射为基础，这一原理早在本世纪20年代末就被建立，但与普通的掠入射反射镜不同的是，空心玻璃毛细管起波导作用，X射线在其中进行多次反射而不象其他掠入射反射镜系统中只有一到两次反射。X射线毛细管光学是发展最快的X射线光学技术之。X射线毛细管与传统的X射线管结合可以建成桌面型微束谱仪。X射线毛细管光学元件的最大优点在于能获得用其他方法很难得到的高强度微米、亚微米X射线微束，这为许多测量提供了机遇并得到广泛应用。本发明的其他目的和效果将通过阅读本发明的说明书而显现出来。
附图说明
图1是普通X荧光分析仪的示意图。
图2是示意图。图(a)是会聚透镜，图(b)是平行透镜。
图3是本实用新型使用毛细管透镜的X射线荧光分析仪
图4是本实用新型使用毛细管透镜的X射线荧光分析仪第二实施例的示意图。
具体实施方式
图示优选实施例不打算穷举或者限制本发明到所公开的精确形式。选择并描述他们是为了最好的解释本发明的原理及其应用和实现，因此本领域的技术人员能够很好的利用本发明。
如图2，3所示是本实用新型所使用的毛细管透镜和第一实施例的示意图。本实用新型的使用毛细管透镜的X射线荧光分析仪，包括电源1、X射线激发装置2、被测样品3、X射线探测器5、信号处理装置6和计算机7，其中在X射线激发装置与被测样品之间设有第一X射线毛细管透镜4，将从X射线激发装置2出射X射线的会聚使成为平行微束。自X射线激发装置2出射的X射线8被会聚成平行微束，直径在数毫米以下，平行打到被测样品3上，样品3的平面与入射X射线8成45度角，样品3中的元素被激发后发射特征X射线沿着与入射光成90度的方向进入探测器5，图3中将探测器5与前置放大器集成，经过主放大器和多道分析器被计算机7收集。X射线毛细管透镜4为聚合X射线毛细管光学元件，又称为库马霍夫透镜，它是由成许多根空心玻璃纤维在横截面上呈六方最紧密堆积而成的一束毛细管阵列，如图2所示。平行束透镜将发散的X射线束转为平行光束，形成一定面积的、强度均匀的高强度X射线束。经过聚焦后X平行光束的直径为0.5毫米。X光传输能量的范围大约在5keV-15keV之间。本实用新型中X射线毛细管透镜可以是一个或者多个。
如图4所示，是本实用新型使用毛细管透镜的X射线荧光分析仪第二实施例的示意图。图中与第一实施例相似，其不同之处是，在上述的基础上，在被测样品3与X射线探测器5之间加入了第二X射线毛细管透镜9，使样品所含元素的特征X射线会聚成为平行微束，入射到探测器，以提高灵敏度，降低测量时间。
X光光管发射的X射线有较大的立体角，通过毛细管透镜，使其成为平行微束。一方面一定程度上会聚X射线能量，提高了束斑的功率密度，相对减小了X光源功率；另一方面由于X射线微平行，能够使物体与光源和探测器的距离不敏感，可以测定样品内元素的空间分布；而且由于X射线透镜可以减小高能X射线散射造成的本底，提高了信噪比，从而提高了仪器的探测极限。

Claims (4)

1.一种使用毛细管透镜的X射线荧光分析仪，包括电源、X射线激发装置、X射线探测器、信号处理装置和计算机，其特征在于在X射线激发装置与被测样品之间设有X射线毛细管透镜，将从X射线激发装置出射X射线的会聚使成为平行微束。
2.根据权利要求1所述的X射线荧光分析仪，其特征在于在被测样品与X射线探测器之间加入了X射线毛细管透镜，使样品所含元素的特征X射线会聚成为平行微束。
3.根据权利要求1或2所述的X射线荧光分析仪，其特征在于X射线毛细管透镜可以是一个或者多个。
4.根据权利要求4所述的X射线荧光分析仪，其特征在于信号处理装置包括与X射线探测器依次相联的前置放大器，主放大器和多道分析器，最后将测量信号传输给计算机。
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