CN204390064U - 能量色散x射线荧光光谱仪的温控装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种能量色散X射线荧光光谱仪的温控装置，包括：发热模块；导热结构，所述导热结构连接发热模块和制冷器；制冷器，所述制冷器对所述导热结构和发热模块制冷；散热器，所述散热器与所述制冷器相连；温度传感器，所述温度传感器包括环境温度传感器和发热模块温度传感器；控制模块，所述控制模块连接所述发热模块、环境温度传感器、发热模块温度传感器、散热器和制冷器。本实用新型具有结构简单、精确温控、适用性强、性能稳定等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及X射线荧光分析领域，特别涉及一种根据环境温度动态控制能量色散X射线荧光光谱仪温度的装置。
背景技术
能量色散X射线荧光光谱仪是一种通过激发源激发待测物质的特征X射线，并用检测器检测该特征X射线的能量与相应强度，进行元素的定性、定量分析的仪器。常用的激发源包括X射线管、放射性核素、同步辐射光源以及质子激发源，其中X射线管因其自身的安全性、可调性等优势被广泛使用。
X射线管功率一般在几瓦到上百瓦不等，功率不高，每次激发不会产生过高热量，故而，能量色散X射线荧光光谱仪大多采用自然散热，少量采用风冷散热，但存在以下缺陷：
1、不能满足长时间激发的需求
近来，能量色散X射线荧光光谱仪越来越多被应用于对痕量元素的检测，待测物质的元素浓度极低，需要延长激发时间从而提高灵敏度。X射线管功率虽小，但长时间激发且仅采用自然散热或风冷散热，使得热量不能及时散出，仪器存在较大风险，且X射线管性能变差。
2、不能满足探测器的散热需求
能量色散X射线荧光光谱仪中一般采用半导体探测器，内部装有TEC进行制冷，以提高探测器的分辨率。但TEC制冷过程中也会产生热量，导致探测器外壳及附近环境温度升高，而TEC制冷能力有限，在外部温度上升到一定温度后，内部TEC将无法继续维持设定的制冷温度，导致探测器性能变差，不稳定。
实用新型内容
为了解决上述现有技术方案中的不足，本实用新型提供了一种结构简单、精确温控、适用性强、性能稳定的能量色散X射线荧光光谱仪的温控装置。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
一种能量色散X射线荧光光谱仪的温控装置，包括：发热模块，所述温控装置进一步包括：
导热结构，所述导热结构连接发热模块和制冷器；
制冷器，所述制冷器对所述导热结构和发热模块制冷；
散热器，所述散热器与所述制冷器相连；
温度传感器，所述温度传感器监测环境温度和所述发热模块的温度；
控制模块，所述控制模块连接所述发热模块、温度传感器、散热器和制冷器。
进一步，所述温控装置进一步包括：环境湿度传感器。
进一步，所述发热模块为X射线管或/和探测器。
进一步，所述导热结构由导热材料制成，所述导热材料可以是导热硅脂、导热垫片、导热胶、导热凝胶或导热相变材料。
进一步，所述散热器可以是风冷散热器或水冷散热器。
作为优选，所述散热器是散热片或散热棒。
进一步，所述制冷器可以是TEC制冷器、涡旋制冷器或压缩机制冷器。
作为优选，所述制冷器可以是TEC制冷器。
与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果为：
1、结构简单、精确温控、适用性强：
本实用新型提供的温控装置结构简单，对X射线管或/和探测器进行精确控温，使得能量色散X射线荧光光谱仪不仅适用于一般元素分析，同样适用于需要长时间激发、检测的痕量元素的分析。
2、性能稳定，分析结果准确：
通过精确的温控设计，使得X射线荧光光谱仪在工作过程中性能稳定。一方面，增加X射线管的单次激发时间，获得更平滑的光谱；另一方面保证探测器内维持在设定的制冷温度，保证探测器的良好分辨率，改进探测器的稳定性，从而确保分析结果的准确性、可靠性。
附图说明
图1是实施例2对应的X射线荧光光谱仪的温控装置的结构示意图；
图2是实施例3对应的X射线荧光光谱仪的温控装置的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种能量色散X射线荧光光谱仪的温控装置，包括：发热模块，所述温控装置进一步包括：
导热结构，所述导热结构连接发热模块和制冷器；
制冷器，所述制冷器对所述导热结构和发热模块制冷；
散热器，所述散热器与所述制冷器相连；
温度传感器，所述温度传感器监测环境温度和所述发热模块的温度；
控制模块，所述控制模块连接所述发热模块、温度传感器、散热器和制冷器。
进一步，所述温控装置进一步包括：环境湿度传感器。
进一步，所述发热模块为X射线管或/和探测器。
进一步，所述导热结构由导热材料制成，所述导热材料可以是导热硅脂、导热垫片、导热胶、导热凝胶或导热相变材料。
进一步，所述散热器可以是风冷散热器或水冷散热器。
优选地，所述散热器是散热片或散热棒。
优选地，述制冷器可以是TEC制冷器、涡旋制冷器或压缩机制冷器。
与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果为：
1、结构简单、精确温控、适用性强：
本实用新型提供的温控装置结构简单，对X射线管或/和探测器进行精确控温，使得能量色散X射线荧光光谱仪不仅适用于一般元素分析，同样适用于需要长时间激发、检测的痕量元素的分析。
2、性能稳定，分析结果准确：
通过精确的温控设计，使得X射线荧光光谱仪在工作过程中性能稳定。一方面，增加X射线管的单次激发时间，获得更平滑的光谱；另一方面保证探测器内维持在设定的制冷温度，保证探测器的良好分辨率，改进探测器的稳定性，从而确保分析结果的准确性、可靠性。
实施例2
请参阅图1，本实施例提供一种能量色散X射线荧光光谱仪的温控装置，包括：X射线管1、X射线管温度传感器21、环境温度传感器22、环境湿度传感器23、导热结构3、TEC制冷器4、散热片51、进风口风扇52、出风口风扇53和控制模块6。
所述X射线管温度传感器21检测X射线管1的表面温度，并反馈给所述控制模块6；
所述TEC制冷器4对导热结构3、X射线管1进行制冷；
所述导热结构3由导热凝胶制成，具有很好的导热性，能够将X射线管1散出的热量快速传导到所述TEC制冷器4制冷，也能将TEC制冷器4的冷源快速传导给X射线管1，降低其表面温度；
所述散热片51与所述TEC制冷器4相连，TEC制冷器4在制冷过程中产生的热量导入到散热片51上，环境空气经由进风口风扇52、出风口风扇53，带走散热片51上的空气，以达到降温的目的；
所述控制模块6接收所述X射线管温度传感器21、环境温度传感器22反馈的温度信息，控制TEC制冷器4制冷，进风口风扇52、出风口风扇53工作，以维持X射线管1的表面温度与环境温度一致。
本实施例还提供一种能量色散X射线荧光光谱仪的温控工作流程，具体如下：
(A1)环境温度传感器监测到当前环境温度为15℃，X射线管温度传感器监测到当前X射线管1表面温度为15.6℃，两者温度信息反馈到控制模块；
(A2)所述控制模块控制TEC制冷器对X射线管制冷，控制模块接收X射线管温度传感器反馈的X射线管表面温度与环境温度传感器反馈的环境温度之差的绝对值在0.2℃以内，即控制模块接收到X射线管温度传感器反馈的X射线管的表面温度为14.8℃～15.2℃之间时，停止TEC冷却器制冷；
(A3)控制模块接收到X射线管的表面温度高于环境温度0.2℃以上时，再次控制TEC制冷器对X射线管制冷，以维持X射线管表面的温度与环境温度之差在±0.2℃之内。
作为优选，所述环境温度为每次X射线管激发之前，控制模块控制环境温度传感器反馈的激发前10秒内的环境温度。
进一步，所述温控方法采用前述能量色散X射线荧光光谱仪的温控装置对温度进行控制。
作为优选，所述能量色散X射线荧光光谱仪的温控流程进一步包括：
(B1)环境湿度传感器监测环境湿度，所述控制模块接收环境湿度信息；
(B2)环境湿度较高时，所述控制模块协调散热器和制冷器共同工作，将X射线管温度控制在环境温度15℃与X射线管工作温度上限之间；环境湿度较低时，所述控制模块控制X射线管温度在露点温度和环境温度15℃之间。
进一步，在所述步骤(B2)中，环境湿度≥70％RH时，所述控制模块控制所述X射线管温度在温度M与X射线管工作温度上限之间。
进一步，所述温度M≥20℃。
作为优选，所述温度M为20℃。
作为优选，环境湿度≥70％RH时，所述控制模块控制所述X射线管温度保持在20℃。
进一步，环境湿度在40％RH与70％RH之间时，所述控制模块控制所述X射线管温度在环境温度15℃与X射线管工作温度上限之间。
作为优选，40％RH＜环境湿度＜70％RH时，所述控制模块控制所述X射线管温度保持在15℃±0.2℃。
进一步，环境湿度≤40％RH时，所述控制模块控制X射线管温度在露点温度和环境温度15℃之间。
作为优选，环境湿度≤40％RH时，所述控制模块将发热模块温度控制在5℃，此时未达到露点温度，且温度低，X射线管灵敏度高。
作为优选，所述环境温度为每次X射线管激发之前，控制模块控制环境温度传感器反馈的激发之前10秒内的环境温度。
实施例3
请参阅图2，本实施例提供一种能量色散X射线荧光光谱仪的温控装置，与实施例2不同的是，本实施例的发热模块包括X射线管和半导体探测器，控制模块同时对X射线管11和探测器12进行控温。
上述实施方式不应理解为对本实用新型保护范围的限制。本实用新型的关键是：对能量色散X射线荧光光谱仪的X射线管和探测器进行精确温控，提高仪器的稳定性和适用性。在不脱离本实用新型精神的情况下，对本实用新型作出的任何形式的改变均应落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种能量色散X射线荧光光谱仪的温控装置，包括：发热模块，其特征在于：所述温控装置进一步包括：
导热结构，所述导热结构连接发热模块和制冷器；
制冷器，所述制冷器对所述导热结构和发热模块制冷；
散热器，所述散热器与所述制冷器相连；
温度传感器，所述温度传感器包括环境温度传感器和发热模块温度传感器；
控制模块，所述控制模块连接所述发热模块、环境温度传感器、发热模块温度传感器、散热器和制冷器。
2.根据权利要求1所述的温控装置，其特征在于：所述温控装置进一步包括：环境湿度传感器。
3.根据权利要求1任一所述的温控装置，其特征在于：所述发热模块为X射线管或/和探测器。
4.根据权利要求1所述的温控装置，其特征在于：所述制冷器可以是TEC制冷器、涡旋制冷器或压缩机制冷器。
Priority Applications (1)
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| CN201420871973.8U CN204390064U (zh) | 2014-12-31 | 2014-12-31 | 能量色散x射线荧光光谱仪的温控装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104571185A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-04-29 | 聚光科技(杭州)股份有限公司 | 能量色散x射线荧光光谱仪的温控装置及方法 |
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2014
- 2014-12-31 CN CN201420871973.8U patent/CN204390064U/zh not_active Expired - Fee Related
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