CN201053955Y

CN201053955Y - 高精度x荧光能量色散光谱仪

Info

Publication number: CN201053955Y
Application number: CNU2007200627992U
Authority: CN
Inventors: 刘召贵
Original assignee: SKYRAY INSTRUMENT CO Ltd
Current assignee: SKYRAY INSTRUMENT CO Ltd
Priority date: 2007-03-28
Filing date: 2007-03-28
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2017-03-28

Abstract

一种高精度X荧光能量色散光谱仪，包括机身和与之相连的电脑，所述机身包括箱体、移动平台以及准直器滤光片自动更换系统，其中，所述移动平台和准直器滤光片自动更换系统均安装于所述箱体中，所述准直器滤光片自动更换系统位于所述移动平台下方。

Description

高精度X荧光能量色散光谱仪

技术领域

本实用新型涉及一种微量元素检测仪器，尤其是一种检测结果准确且精度很高的X荧光能量色散光谱仪。

背景技术

RoHS指令，全称为《电气、电子设备中限制使用某些有害物质指令》，实际上是欧盟推出的一个“绿色贸易壁垒”，它是欧盟于2003年2月颁布的，旨在限制在电子电气设备中使用6种有害物质(铅、汞、镉、6价铬、聚溴联苯和聚溴二苯醚，这六种有害物质实际上只涉及到五种有害元素)的法令。其目标与其它国际法规相一致，旨在限制新设备使用某些有害物质，以保护人类健康和环境。对于欧洲以外的电子产品制造商，只要其生产的设备最终出口到欧盟成员国，就必须于2006年7月1日起遵守这项法规，全球各国也拟定了类似的法规。这部对于广大中国消费者而言还比较陌生的欧盟RoHS环保指令，被称为是“牵动全球制造业神经的指令”，它所涉及的产品范围极其广泛，包括10大类近20万种，几乎涵盖了所有电子信息类产品，如大小型家用电器、IT和通信设备、电器电子工具、玩具休闲及体育设备、医疗设备等。随着经济的发展，我国对外贸易的步伐进一步加大，属于欧盟RoHS指令辐射范围的企业不计其数，他们急需一种有力武器，能协助他们应对RoHS指令。即能够准确检测产品或者原料中所含的五种元素的含量。

目前检测RoHS的其他方法有很多，除了本文要介绍的X荧光分析法之外，还有电子能谱分析和无机质谱分析两大类。这两大类中的其他方法主要如下：

电子能谱分析：俄歇电子能谱法(AES)，紫外光电子能谱法(UPS)

无机质谱分析：感应耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)，微波感应等离子体质谱仪(MIP-MS)，火花源双聚焦质谱仪(SS-MS)，热电离质谱仪(TI-MS)，辉光放电质谱仪(GD-MS)，激光微探针质谱仪(LM-MS)，二次离子质谱仪(SIMS)。

从欧盟海关的检测流程，检测的准确性，检测的速度，检测的直观性，仪器的价格等多方面进行考虑，以X荧光光谱仪最受青睐。原因在于：在测量RoHS方面，X荧光分析方法相较其他上述仪器来说，有以下优势：

1.快速：最多200s，可以精确得出测量结果。无需前处理或者前处理过程非常简单。

2.直观：测试过程中有实时谱图显示，可以直观进行含量的判断操作。

3.无损：测试前后，样品不发生任何物理和化学的变化。

4.准确：测量结果准确可靠。

5.分析浓度范围广：分析浓度范围较宽，从常量到微量都可分析。重元素的检测限可达ppm量级。

本发明入于去年申请了名称为一种自动定位X荧光能量色散光谱仪的专利，专利申请号为200620014536.x。如图1所示，该专利为一种真空检测X荧光能量色散光谱仪，包括机身和与之相连的电脑，其中，所述机身内安装有光源系统、探测器系统以及信号处理系统，其中，所述光源系统包括高压单元和X光管，光源系统发射出X射线，X射线作用在样品上后，样品中的各个原子会被激发出特征X荧光，这些X荧光被探测器系统所接收，分析转化为电信号，电信号经过MCA模块系统的处理，再传输到电脑中，在机身和与之相连的电脑的用户界面上显示出来，其特征在于：所述真空检测X荧光能量色散光谱仪的机身包括一金属框架和一外壳，其中，所述光源放射系统、探测器系统、以及信号处理系统均固定于所述金属框架上，所述外壳罩在所述金属框架外起保护作用，所述金属框架的上部还设有一样品台，所述样品放置于该样品台上，所述样品台、光源放射系统、探测器系统、以及信号处理系统构成一测量单元。

但本发明人经过实践，发现上述专利存在以下几个方面的缺点需要改进：

一、该X荧光光谱仪，没有移动平台这样的装置，在移动样品时完全依靠手工操作。因此在移动距离很小时，手工操作很难达到微调的效果。

二、该X荧光光谱仪没有内置摄像头。这样在测量过程中无法观察样品，进而无法正确判断样品中接受检测的部位，这对于一些非均质物质和一些检测部位非常微小的样品来说十分不便，还很有可能造成误测。

三、该X荧光光谱仪，针对不同的样品调整准直器和滤光片时，都是手工进行操作，这样每次都必须开盖进行操作，可能会有灰尘进入光路系统，或者手动调整时是依靠人眼的标准，难免会有一些偏差，而这些偏差反应到测试样品上，就会对测试结果产生影响。

四、该X荧光光谱仪的箱体外壳屏蔽辐射的效果不佳。

发明内容

为了克服上述X荧光光谱仪的众多缺点，本实用新型的目是提供一种高精度X荧光能量色散光谱仪，该光谱仪通过对机身内各个结构的改进，提高了测量精度和操作精度。

本实用新型所采用的技术方案是：一种高精度X荧光能量色散光谱仪，包括机身和与之相连的电脑，其特征在于：所述机身包括箱体、移动平台以及准直器滤光片自动更换系统，其中，所述移动平台和准直器滤光片自动更换系统均安装于所述箱体中，所述准直器滤光片自动更换系统位于所述移动平台下方。

所述箱体包括铝合金上盖、平板、金属内框、前盖板、合叶片、后盖板和铝合金装饰板，其中，该铝合金上盖设有一中间层，该中间层夹设有铅板，能有效屏蔽辐射；所述平板使得移动平台能非常方便的拆卸；所述铝合金装饰板包括上装饰框和下装饰框。

所述移动平台包括平台面板、导轨安装板、线性导轨、X轴运动件和Y轴运动件，由于本实用新型采用线形导轨导向，使移动更加平稳，且能够一个位置控制两个方向的运动，操作简单，由于采用了X轴运动件和Y轴运动件，可以提供超大样品放置面，对大样品的测试基本没有限制，保证样品能够微距移动，大大提高了样品的定位精度。

所述机身内设有摄像头安装架，在该位置放置高清晰摄像头，可以实现测试样品和观察样品同时进行，作到测试过程中的样品“直观化”，最大程度减少了出现不必要错误的可能性。

所述准直器滤光片自动更换系统包括准直孔、散热块组件、准直孔导轨、安装板、滤光片导轨、牵引板、直线电机、光管固定块和电机固定架。由于采用直线步进电机控制，重复定位精度高达0.02mm；另，由于采用激光限位以及定位，彻底实现高精度高可靠度，同时，由于线性导轨引导，使准直器滤光片更换时不会出现任何偏摆。

本实用新型的有益效果是：

第一、箱体采用了金属内腔和全铝合金装饰框的设计，既美观大方又能有效防止射线泄露。

第二、准直器滤光片自动更换系统实现了全自动滤光片和准直器更换；重复定位精度高达0.02mm；只动一根手指便能轻松完成对样品的各种特性的测试。

第三、设计了高定位精度的移动平台，一改以往两个方向的操作手柄，实现在一个位置同时控制两个方向的运动，操作更简便，更加人性化；

第四、设置了高清晰摄像头，可以实现测试样品和观察样品同时进行，作到测试过程中的样品“直观化”，最大程度减少了出现不必要错误的可能性。

下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型。

附图说明

图1本实用新型背景技术工作原理示意图；

图2本实用新型的箱体结构示意图；

图3本实用新型整体结构示意图；

图4本实用新型整体拆分结构示意图；

图5本实用新型移动平台结构示意图；

图6本实用新型移动平台拆分结构示意图；

图7本实用新型的准直器滤光片自动更换系统示意图；

图8本实用新型使用软件的流程图。

图中1、准直孔；2、散热块组件；3、准直孔导轨；4、安装板；5、绿光片导轨；6、牵引板；7、直线电机；8、摄像头安装架；9、光管固定块；10、电机固定架；21、合叶片；22、上盖；23、气撑；24、主框架；25、上装饰框；26、下装饰框；27、指示灯；28、按键；29、拉手；31、移动平台；32、后盖板；33、操作按钮；34、准直器滤光片自动更换系统；35、前盖板；42、平板；43、金属内框；51、平台面板；52、导轨安装板；53、线性导轨；54、X轴运动件；55、Y轴运动件；111、箱体。

具体实施方式

如图2、图3和图4所示的一种高精度X荧光能量色散光谱仪，包括机身和与之相连的电脑，其特征在于：所述机身包括箱体111、移动平台31以及准直器滤光片自动更换系统34，其中，所述移动平台31和准直器滤光片自动更换系统均34安装于所述箱体111中，所述准直器滤光片自动更换系统34位于所述移动平台31下方。

如图4所示，所述箱体包括铝合金上盖22、平板42、金属内框43、可拆卸式前盖板35、内置式合叶片21、可拆式后盖板32和铝合金装饰板，其中，该铝合金上盖22设有一中间层，该中间层夹设有铅板，能有效屏蔽辐射，所述平板42使得移动平台31能非常方便的拆卸，所述铝合金装饰板包括上装饰框25和下装饰框26。

如图5和图6所示，所述移动平台31包括平台面板51、导轨安装板52、线性导轨53、X轴运动件54和Y轴运动件55，由于本实用新型采用线形导轨导向，使移动更加平稳，且能够一个位置控制两个方向的运动，操作简单，由于采用了X轴运动件和Y轴运动件，可以提供超大样品放置面，对大样品的测试基本没有限制，保证样品能够微距移动，大大提高了样品的定位精度。

如图7所示，所述机身内设有摄像头安装架8，在该位置放置高清晰摄像头，可以实现测试样品和观察样品同时进行，作到测试过程中的样品“直观化”，最大程度减少了出现不必要错误的可能性。

如图7所示，所述准直器滤光片自动更换系统34包括准直孔1、散热块组件2、准直孔导轨3、安装板4、滤光片导轨5、牵引板6、直线电机7、光管固定块9和电机固定架10。由于采用直线步进电机控制，重复定位精度高达0.02mm；另，由于采用激光限位以及定位，彻底实现高精度高可靠度，同时，由于线性导轨引导，使准直器滤光片更换时不会出现任何偏摆。

如图8所示的流程图，本实用新型采用软件的工作原理如下：

一、仪器校正

调整仪器放大倍数，消除峰漂的影响，确保待测样品与标注样品条件一致。

二、工作曲线

根据样品的成分和基材不同，把工作曲线分为六大类：即测塑料中的CrCl；测钢铁中的CrCdPbHg，测铜锌中的Cr，Cd，Pb，Hg，测焊锡中的CrCdPbHg，自定义。每一大类根据实际需要可任意添加多条曲线。

三、强度计算

这里采用峰背比的方法，峰面积用高斯拟合计算。即：

I = \frac{I_{p}}{I_{b}};

I_p为峰的面积，I_b为背景面积。

I_{p} = Σ_{L}^{R} H * Exp [- \frac{{(X - X_{0})}^{2}}{δ}]

R：峰的左边界

L：峰的右边界

H：峰的高度。

X：峰道址

X₀：峰的中心道址

δ：与峰的宽度有关的参数

四、计算含量

含量按公式C＝a*I+b计算。

系数a，b用最小二乘法给出。

a = (Σ_{I}^{n} I_{i} C_{i} - Σ_{I}^{n} I_{i} Σ_{I}^{n} C_{i}) / (Σ_{1}^{n} I_{i} C_{i} - Σ_{1}^{n} I_{i} Σ_{1}^{n} I_{i})

b = (Σ_{1}^{n} C_{i} - a Σ_{1}^{n} I_{i})

C_i是标准样品i的浓度。

I_i是标准样品i的强度。

五、报告结果

可以把测量的结果保存到所需要的文件夹。

Claims

1.一种高精度X荧光能量色散光谱仪，包括机身和与之相连的电脑，其特征在于：所述机身包括箱体、移动平台以及准直器滤光片自动更换系统，其中，所述移动平台和准直器滤光片自动更换系统均安装于所述箱体中，所述准直器滤光片自动更换系统位于所述移动平台下方。

2.据权利要求1所述的高精度X荧光能量色散光谱仪，其特征在于：所述箱体包括铝合金上盖、平板、金属内框、前盖板、内置式合叶片、后盖板和铝合金装饰板，其中，该铝合金上盖设有一中间层，该中间层夹设有铅板，所述铝合金装饰板包括上装饰框和下装饰框。

3.据权利要求1所述的高精度X荧光能量色散光谱仪，其特征在于：所述移动平台包括平台面板、导轨安装板、线性导轨、X轴运动件和Y轴运动件。

4.如权利要求1或2所述的高精度X荧光能量色散光谱仪，其特征在于：所述机身内设有摄像头安装架。

5.如权利要求1或2所述的高精度X荧光能量色散光谱仪，其特征在于：所述准直器滤光片自动更换系统包括准直孔、散热块组件、准直孔导轨、安装板、滤光片导轨、牵引板、直线电机、光管固定块和电机固定架。