CN202041288U - 能量色散x射线荧光光谱仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能量色散X射线荧光光谱仪，它包括置于一壳体中的X射线发射源、镭射棒、探测单元、滤波器轮盘及其驱动装置、分析单元和控制单元，X射线发射源、镭射棒、探测单元、滤波器轮盘及其驱动装置、分析单元和控制单元均由电源供电，且X射线发射源与电源之间还串接有激发源，X射线发射源、镭射棒、探测单元、驱动装置分别与分析单元连接，且至少所述分析单元由控制单元控制。本实用新型结构简单、光路分布合理，性能稳定可靠，使用寿命长，且操作简便快捷，易于携带，适于在各种环境中应用。

Description

能量色散X射线荧光光谱仪

技术领域

本实用新型涉及一种荧光光谱仪，尤其涉及一种能量色散X射线荧光光谱仪。

背景技术

能量色散X射线荧光光谱仪是利用X射线管发出的初级X射线激发试样中的院子，测定由此产生的X射线的荧光的能量强度，根据各种元素特征X荧光光谱线的能量强度进行元素的定性和定量分析。目前能量色散X射线荧光光谱仪因具有无损伤，价格低廉，自动化程度高以及实现了多元素同时分析等特点而被普遍采用，但现有能量色散X射线荧光光谱仪普遍存在结构复杂，操作繁琐，不便搬运和移动等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、光路分布合理，操作简便快捷，易于搬运和携带的能量色散X射线荧光光谱仪，从而克服现有技术中的不足。

为实现上述发明目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种能量色散X射线荧光光谱仪，其特征在于：它包括置于一壳体中的X射线发射源、镭射棒、探测单元、滤波器轮盘及其驱动装置、分析单元和控制单元，所述X射线发射源、镭射棒、探测单元、滤波器轮盘及其驱动装置、分析单元和控制单元均由电源供电，且X射线发射源与电源之间还串接有激发源，所述X射线发射源、镭射棒、探测单元、驱动装置分别与分析单元连接，且至少所述分析单元由控制单元控制。

所述壳体的头部优选采用中空金属构件，所述探测单元和镭射棒分别安装于该中空金属构件内壁上的探测单元安装孔和镭射棒安装孔中。

所述中空金属构件内壁上还固定连接一固定座，该固定座上设有驱动装置安装孔和X射线发射源安装孔，所述驱动装置与滤波器轮盘固定连接。

所述驱动装置采用步进电机，该步进电机的电机轴垂直穿设于滤波器轮盘的孔心内。

所述电源为设于壳体中的便携式电源。

所述分析单元采用多道脉冲幅度分析系统，其包括集成设置的峰值保持模块、模数转换模块、数据处理模块、死时间补偿模块、数模转换模块、通讯控制模块和外围接口模块，所述峰值保持模块经模数转换模块与数据处理模块连接，所述数据处理模块经通讯控制模块与外围接口模块连接，所述数模转换模块分别与数据处理模块和外围接口模块连接，所述死时间补偿模块与数据处理模块连接，同时，所述峰值保持模块和外围接口模块还分别与探测单元和包含控制单元和受控光谱组件在内的外围设备连接，所述受控光谱组件包括驱动装置。

所述固定座上还连接有准直器，当该滤波器轮盘在驱动装置的驱动下转动设定角度时，X射线发射源发出的射线垂直穿过分布于该滤波器轮盘上的选定滤波窗口，并垂直进入准直器。

所述控制单元采用PDA。

优选的，所述壳体采用便携式壳体，且该壳体上还设有电源开关和微动开关，所述电源开关设置于为所述X射线发射源、镭射棒、探测单元、驱动装置、分析单元和控制单元供电的供电电路上，所述微动开关设置在分析单元的电路结构中或其供电电路上。

与现有技术相比，本实用新型的优点至少在于：

(1)通过采用将探测单元、发射源等器件设于一金属中空构件中的方式构成一整体式的金属结构，这样不但使各元件结合更加紧固，可靠性高，而且各元件产生的热量可因金属导热原理从一点扩散至面，由此就达到了持续散热的目的，进而可有效提高光谱仪测量准确度与精度，大大提高各个元器件的使用寿命，以及降低仪器制造成本和测试成本，还可大幅减小的光谱仪体积；

(2)采用轮盘式的滤波器，从而可根据所测样品的材质不同，在步进电机的驱动下，促使滤波器轮盘自动切换孔位(也就是切换滤波器轮盘上滤波窗口的位置)，同时由固定在金属壳体内的准直器校正光路，避免X射线束在发射过程中散射，采用这种设计，使得光谱仪的准直滤波系统结构简单紧凑，稳定性高，占用空间小，在光谱仪内余留更大空间，方便光谱仪光路的布局调整和设置；

(3)在光谱仪中增设镭射定位结构，使得测试人员在试验过程中可快速精确的定位样品的被测区域，从而大幅节约了测试时间，提高了测试效率；

(4)采用的分析电路可实现对光谱设备的实时控制，且结构简单，集成度高，稳定性好，功耗低，尤其适于在各种小型化的光谱分析设备中应用。

附图说明

图1是本实用新型一较佳实施例的结构示意图；

图2是图1中所示光谱检测单元的结构示意图；

图3是图1中多道脉冲幅度分析系统的电路图；

图中各组件及其附图标记分别为：X射线发射源1、X射线发射源安装孔2、步进电机3、步进电机安装孔4、固定座孔一5、固定座孔二6、固定座孔一安装位55、固定座孔二安装位66、镭射棒7、镭射棒安装孔8、探测单元9、探测单元安装孔10、固定座11、滤波器轮盘12、PDA13、电池14、激发源15、微动开关16、电源开关17、多道脉冲幅度分析系统18。

具体实施方式

参阅图1～3，本实施例涉及一种手持式能量色散X射线荧光光谱仪，它包括置于一手持式壳体中的X射线发射源1、镭射棒7、探测单元9、滤波器轮盘12及步进电机3、多道脉冲幅度分析系统18和PDA 13，所述X射线发射源、镭射棒、探测单元、滤波器轮盘及其驱动装置、分析单元和控制单元均由设置在该壳体中的电池14供电，且X射线发射源与电源之间还串接有包括高压发生模块在内的激发源15。X射线发射源1、镭射棒7、探测单元9、步进电机3分别与多道脉冲幅度分析系统18连接，多道脉冲幅度分析系统18与PDA连接。

前述壳体的头部优选采用中空金属构件，所述探测单元和镭射棒分别安装于该中空金属构件内壁上的探测单元安装孔10和镭射棒安装孔8中。

前述中空金属构件内壁上还固定连接一固定座11，该固定座上设有步进电机安装孔4和X射线发射源安装孔2，步进电机的电机轴垂直穿设于滤波器轮盘12的孔心内。该固定座11上设置有固定座孔一5和固定座孔二6，其可分别与金属壳体上的固定座孔一安装位55、固定座孔二安装位66配合。

前述多道脉冲幅度分析系统包括集成设置的峰值保持模块、模数转换模块、数据处理模块(优选采用FPGA芯片)、死时间补偿模块、数模转换模块、通讯控制模块和外围接口模块，前述峰值保持模块经模数转换模块与数据处理模块连接，前述数据处理模块经通讯控制模块与外围接口模块连接，所述数模转换模块分别与数据处理模块和外围接口模块连接，所述死时间补偿模块与数据处理模块连接，同时，前述峰值保持模块和外围接口模块还分别与探测单元和包含PDA和步进电机等受控光谱组件在内的外围设备连接，前述峰值保持模块经前置放大器以及主放大器与探测单元连接。

前述固定座上还连接有准直器(图中未示出)，当该滤波器轮盘在驱动装置的驱动下转动设定角度时，X射线发射源发出的射线垂直穿过分布于该滤波器轮盘上的选定滤波窗口，并垂直进入准直器。

前述壳体上还设有电源开关17和微动开关16，该电源开关设置于为前述X射线发射源、镭射棒、探测单元、步进电机、分析系统和PDA供电的供电电路上，而微动开关设置在分析系统的电路结构中上。

本实用新型的工作原理如下：在按下电源开关正常加电后，打开PDA，当用户按住微动开关按钮后，PDA会自动测量，先根据待测样品材质调整滤波器，通过控制步进电机，自动切换到测量所需要的滤波器位置，再将测量相关参数指令发送至多道脉冲幅度分析系统，多道脉冲幅度分析系统解析指令后并将激发源所需参数输出给激发源并启动激发源，激发源发射出连续初级X射线，连续的初级X射线作用于样品表面，并通过光的折射产生成X荧光送至探测单元。探测单元将光电子信号转换为模拟信号。该信号非常微弱，再通过放大器将信号放大几百倍后传送至多道脉冲幅度分析系统，多道脉冲幅度分析系统首先将连续的电信号进行甄别去除无效信号(把有效信号按照1至2048道址进行归类分离后再将数据传输至PDA)，PDA将数据以图形的方式显示，由于道址与元素存在一定的对应关系，因此可以得出该样品的元素组成，再根据某道址信号数据的多少，从而可以计算出该元素的含量值。

该能量色散X射线荧光光谱仪结构简单、光路分布合理，操作简便快捷，便于携带，适于在各种环境中应用。

需要说明的是，以上仅是本实用新型的较佳应用范例，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型实质性特征的，而非用作对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。

Claims (9)

1.一种能量色散X射线荧光光谱仪，其特征在于：它包括置于一壳体中的X射线发射源、镭射棒、探测单元、滤波器轮盘及其驱动装置、分析单元和控制单元，所述X射线发射源、镭射棒、探测单元、滤波器轮盘及其驱动装置、分析单元和控制单元均由电源供电，且X射线发射源与电源之间还串接有激发源，所述X射线发射源、镭射棒、探测单元、驱动装置分别与分析单元连接，且至少所述分析单元由控制单元控制。

2.根据权利要求1所述的能量色散X射线荧光光谱仪，其特征在于：所述壳体的头部为中空金属构件，所述探测单元和镭射棒分别安装于该中空金属构件内壁上的探测单元安装孔和镭射棒安装孔中。

3.根据权利要求2所述的能量色散X射线荧光光谱仪，其特征在于：所述中空金属构件内壁上还固定连接一固定座，该固定座上设有驱动装置安装孔和X射线发射源安装孔，所述驱动装置与滤波器轮盘固定连接。

4.根据权利要求1或3所述的能量色散X射线荧光光谱仪，其特征在于：所述驱动装置采用步进电机，该步进电机的电机轴垂直穿设于滤波器轮盘的孔心内。

5.根据权利要求1所述的能量色散X射线荧光光谱仪，其特征在于：所述电源为设于壳体中的便携式电源。

6.根据权利要求1所述的能量色散X射线荧光光谱仪，其特征在于：所述分析单元采用多道脉冲幅度分析系统，其包括集成设置的峰值保持模块、模数转换模块、数据处理模块、死时间补偿模块、数模转换模块、通讯控制模块和外围接口模块，所述峰值保持模块经模数转换模块与数据处理模块连接，所述数据处理模块经通讯控制模块与外围接口模块连接，所述数模转换模块分别与数据处理模块和外围接口模块连接，所述死时间补偿模块与数据处理模块连接，同时，所述峰值保持模块和外围接口模块还分别与探测单元和包含控制单元和受控光谱组件在内的外围设备连接，所述受控光谱组件包括驱动装置。

7.根据权利要求3所述的能量色散X射线荧光光谱仪，其特征在于：所述固定座上还连接有准直器，当该滤波器轮盘在驱动装置的驱动下转动设定角度时，X射线发射源发出的射线垂直穿过分布于该滤波器轮盘上的选定滤波窗口，并垂直进入准直器。

8.根据权利要求1所述的能量色散X射线荧光光谱仪，其特征在于：所述控制单元采用PDA。

9.根据权利要求1所述的能量色散X射线荧光光谱仪，其特征在于：所述壳体采用便携式壳体，且该壳体上还设有电源开关和微动开关，所述电源开关设置于为所述X射线发射源、镭射棒、探测单元、驱动装置、分析单元和控制单元供电的供电电路上，所述微动开关设置在分析单元的电路结构中或其供电电路上。

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