CN205091279U - 一种一体化x荧光分析仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种一体化X荧光分析仪，包括激发光源装置、信号探测装置、信号处理装置、滤光片准直器控制系统、样品自旋测试平台、嵌入式计算机、摄像头和数码控制转换器、真空系统和真空室；所述激发光源装置通过数码控制转换器与所述嵌入式计算机连接，所述信号探测装置中设置有与所述信号处理装置连接的SUPER-SDD电制冷探测器，所述信号处理装置与所述嵌入式计算机连接，所述滤光片准直器控制系统连接一电机驱动装置，所述摄像头设置在样品自旋测试平台的底部，所述样品自旋测试平台设有在真空室内。本实用新型设计合理、结构简单、安装操作方便、抗干扰能力强、测试平台能够旋转，有效避免对不均匀的样品及表面有条痕的样品测量不准确的情况，通用性强。

Description

一种一体化X荧光分析仪

技术领域

本实用新型涉及分析仪器技术领域，特别涉及到一种一体化X荧光分析仪。

背景技术

目前，所使用的X荧光分析仪，它包括激发光源装置、信号探测装置、信号处理装置、外置计算机以及样品测量平台、外置真空系统；其中，激发光源装置和信号处理装置分别连接的外置计算机，该激发光源安装在靠近测样装置的位置，信号探测装置连接信号处理装置，样品测量平台是用于存放被测样品。该X荧光分析仪的计算机采用外置方式，真空系统也采用外置方式，安装及操作较复杂，而且外界电源、磁场等容易出现干扰，从而使仪器主机与嵌入式计算机之间通讯容易中断，再者，目前的样品测量平台的托架固定，不能实现边旋转边测量样品，对不均匀的样品及表面有条痕的样品测量不准确。

然而针对现有技术的不足，研发者有必要研制一种设计合理、结构简单、安装操作方便、抗干扰能力强、测试平台能够旋转，有效避免对不均匀的样品及表面有条痕的样品测量不准确的情况，通用性强的一体化X荧光分析仪。

实用新型内容

为解决现有技术存在的问题，本实用新型目的提供了一种设计合理、结构简单、安装操作方便、抗干扰能力强、测试平台能够旋转，有效避免对不均匀的样品及表面有条痕的样品测量不准确的情况，通用性强的一体化X荧光分析仪。

为解决以上技术问题，本实用新型采用以下技术方案来是实现的：

一种一体化X荧光分析仪，包括激发光源装置、信号探测装置、信号处理装置、滤光片准直器控制系统、样品自旋测试平台、嵌入式计算机、摄像头和数码控制转换器、真空系统和真空室；

所述激发光源装置通过数码控制转换器与所述嵌入式计算机连接，所述激发光源装置中设置有X射线发生器和高压发生器，所述信号探测装置中设置有与所述信号处理装置连接的SUPER-SDD电制冷探测器，所述信号处理装置与所述嵌入式计算机连接，所述SUPER-SDD电制冷探测器位于所述X射线发生器激发射线的最佳反射角的位置上，所述滤光片准直器控制系统设置在所述X射线发生器前，所述滤光片准直器控制系统包括多个可选滤光片和准直器，所述滤光片准直器控制系统连接一电机驱动装置，所述摄像头设置在样品自旋测试平台的底部，所述样品自旋测试平台设有在真空室内。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述样品自旋测试平台包括样品自旋托架、自旋轴承、自旋大齿轮、自旋小齿轮、自旋电机和样品盒，所述自旋电机设置在所述样品自旋托架下端，所述自旋电机的输出轴与所述自旋小齿轮相连接，所述自旋小齿轮与所述自旋大齿轮相啮合，所述自旋大齿轮设置在所述自旋轴承上，所述自旋轴承设置在所述样品自旋托架上，所述样品自旋托架设置在所述真空室内，所述样品盒设置在自旋大齿轮上，所述样品盒内部设有样品座以及弹簧压片。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述真空系统包括电磁阀、真空泵、管道、数码真空检测器以及控制系统，所述管道与所述真空室相连通，所述真空泵通过管道将所述真空室内的空气抽出，所述电磁阀设置在真空泵与真空室之间的管道上，所述数码真空检测器设置在所述真空室内。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述信号处理装置包括放大器、数模转换器和单片机，所述放大器与数模转换器相连接，所述数模转换器与所述单片机相连接。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述嵌入式计算机设有USB接口、RS232串口和以太网通信接口，所述单片机通过USB接口把获取的多道数据传输给嵌入式计算机。

在本实用新型的一个优选实施例中，在所述信号探测装置内部还设有探测器电源，所述SUPER-SDD电制冷探测器通过探测器电源供电。

与现有技术相比，本实用新型探测器采用国际最新SUPER-SDD电制冷探测器，具有高分辨率达(125eV)，高计数率(500K)，对分析元素的高灵敏度和检出限；具有样品自旋测试平台，可以实现一边旋转一边测量样品，可以消除样的不均匀性及表面条痕的影响，增加本实用新型的通用性；采用内置嵌入式计算机、内置真空系统的方式，集成一体化设计方式，可以提高抗干扰能力，减少外界对数据通讯的干扰，并且安装操作方便。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的框架图。

图2为本实用新型的X射线发生器发出X射线后的反射线路图。

图3为本实用新型的样品自旋测试平台的结构示意图。

图4为图3的俯视图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参照图1所示，图中给出的一种一体化X荧光分析仪，包括激发光源装置100、信号探测装置200、信号处理装置300、滤光片准直器控制系统400、样品自旋测试平台500、嵌入式计算机700、摄像头1100和数码控制转换器900、真空系统和真空室1500。

激发光源装置100通过数码控制转换器900与嵌入式计算机700连接，激发光源装置100中设置有X射线发生器110和高压发生器120，X射线发生器110与高压发生器120相连接，其中，以高压50KV的正高压X射线发生器110作为激发源，该X射线发生器110采用Be(铍)窗厚度为75微米的韧致辐射型﹑低功率﹑自然冷却﹑高寿命的X光管，并根据实际应用需要选择靶材，如供选择的靶材为：Rh(铑靶)，Ag(银靶)，W(钨靶)等。

信号探测装置200中设置有与信号处理装置300连接的SUPER-SDD电制冷探测器210，在信号探测装置200内部还设有探测器电源220，SUPER-SDD电制冷探测器210通过探测器电源220供电，SUPER-SDD电制冷探测器210位于X射线发生器110激发射线的最佳反射角的位置上。

SUPER-SDD电制冷探测器210选用美国AMPTEK公司最新开发研制的具有高分辨率、高计数率的SUPER-SDD电制冷探测器210，需要在低温下(-40℃)工作，低温需要由半导体制冷方式提供。SUPER-SDD电制冷探测器210无需液氮冷却，Be(铍窗)厚度为7.5微米，对55Fe5.9keV的X射线在计数率为1000CPS时的分辨率为125eV。并且对轻元素Na、Mg、Al、Si、S等具有高灵敏度与分辨率，使一般样品在200秒内，可以得到满意的结果。

信号处理装置300包括与SUPER-SDD电制冷探测器210连接的放大器310、数模转换器320和单片机330，放大器310与数模转换器320相连接，数模转换器320与单片机330相连接，在嵌入式计算机700设有USB接口、RS232串口和以太网通信接口，而单片机330通过USB接口把获取的多道数据传输给嵌入式计算机700。

滤光片准直器控制系统设置在X射线发生器前，滤光片准直器控制系统包括滤光片和准直器，滤光片与准直器相连接，滤光片准直器控制系统与电机驱动装置相连接，摄像头为高分辨率摄像头，摄像头设置在样品自旋测试平台的底部。

在X射线发生器前增加了滤光片410，用于降低待测元素的本底，提高分析元素的灵敏度及检出限。该滤光片10采用合适的滤光片，可以提高特定元素的分析灵敏度，使分析下限达到PPM级，本实施例中配备4个滤光片以适应不同的分析要求。

在X射线发生器110前还安装有准直器420，准直器配备有3个不同直径的自动准直器，可以针对不同行业的样品，选择合适的准直器420及激发条件，使仪器的适应性更宽广，从X射线发生器110产生的初级X射线通过滤光片410及准直器420后直接激发样品自旋测试平台5上的样品，通过选择激发条件更能获得最佳的分析结果。

嵌入式计算机700上连接有输入、输出装置，输入装置1000包括鼠标1010以及键盘1020，鼠标1010以及键盘1020采用无线蓝牙方式与嵌入式计算机700通讯连接，减少数据接口链接的复杂性，降低故障率，而输出设备包括显示器800和打印机600，显示器800和打印机600分别与嵌入式计算机700的输出端子相连接。

真空系统包括电磁阀1300、真空泵1400、管道1700、数码真空检测器(图中未示出)以及控制系统，管道1700与真空室1500相连通，真空泵1400通过管道1700将真空室1500内的空气抽出，电磁阀1300设置在真空泵1400与真空室1500之间的管道1700上，数码真空检测器设置在真空室1500内，采用真空系统的方式，可以提高抗干扰能力，减少外界对数据通讯的干扰。

X光管采用正高压激发，激发与测试条件采用计算机数码控制与显示。在激发光源装置中，高压发生器120的电压与电流采用自动数码控制及显示，X射线稳定度：0.3％/8小时，电压范围：0V至50kV连续可调，电流范围：0mA至1mA连续可调。

参照图2所示，激发光源装置100采用独特的倒置直角光学结构设计，SUPER-SDD电制冷探测器210处于X射线发生器110激发射线的最佳反射角的位置上，便于SUPER-SDD电制冷探测器210接受反射的射线。

参照图3和图4所示，样品自旋测试平台500包括样品自旋托架510、自旋轴承520、自旋大齿轮530、自旋小齿轮540、自旋电机550和样品盒560，自旋电机550设置在样品自旋托架510下端，自旋电机550的输出轴与自旋小齿轮540相连接，自旋小齿轮540与自旋大齿轮530相啮合，自旋大齿轮530设置在自旋轴承520上，自旋轴承520设置在样品自旋托架510上，样品自旋托架510设置在真空室1500内，样品盒560设置在自旋大齿轮530上，样品盒560内部设有样品座以及弹簧压片(图中未示出)，待测样品1600通过弹簧压片将其固定在样品座上，待测样品1600可随着样品盒560的旋转而旋转，能够实现边旋转边测量样品，避免发生对不均匀的样品及表面有条痕的样品测量不准确的情况。

本实用新型工作时，放置测量样品于样品自旋测试平台500的测试位置上，X射线发生器110发出X射线经过滤光片410及准直器420后激发待测样品1600，使待测样品1600中各个元素的原子中的核外电子(特别是K层电子)受激发而放出，并且在原来位置产生一个空穴，此时外层电子(特别是L层电子)就会填充这个空穴位置，多余的能量就以特征X射线的形式放出，这些特征X射线进入SUPER-SDD电制冷探测器210产生脉冲信号，经过放大器310的放大与脉冲成形，送入模数转换器320，模数转换器320将模拟信号转换成数字量，送入单片机330，单片机330通过通讯方式把数据发送给嵌入式计算机700进行处理。

通过现场实际分析结果验证，本实用新型具有分析速度快、使用方便、精度高、成本低、故障率低、测量时间短的优点，可分析元素周期表中由钠(11Na)到铀(92U)之间的全部元素，完全达到了预期的目的。

综上所述本实用新型探测器采用国际最新SUPER-SDD电制冷探测器，具有高分辨率达(125eV)，高计数率(500K)，对分析元素的高灵敏度和检出限；具有样品自旋测试平台，可以实现一边旋转一边测量样品，可以消除样的不均匀性及表面条痕的影响，增加本实用新型的通用性；采用内置嵌入式计算机、内置真空系统的方式，集成一体化设计方式，可以提高抗干扰能力，减少外界对数据通讯的干扰，并且安装操作方便。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (6)

1.一种一体化X荧光分析仪，其特征在于,包括激发光源装置、信号探测装置、信号处理装置、滤光片准直器控制系统、样品自旋测试平台、嵌入式计算机、摄像头和数码控制转换器、真空系统和真空室；

所述激发光源装置通过数码控制转换器与所述嵌入式计算机连接，所述激发光源装置中设置有X射线发生器和高压发生器，所述信号探测装置中设置有与所述信号处理装置连接的SUPER-SDD电制冷探测器，所述信号处理装置与所述嵌入式计算机连接，所述SUPER-SDD电制冷探测器位于所述X射线发生器激发射线的最佳反射角的位置上，所述滤光片准直器控制系统设置在所述X射线发生器前，所述滤光片准直器控制系统包括多个可选滤光片和准直器，所述滤光片准直器控制系统连接一电机驱动装置，所述摄像头设置在样品自旋测试平台的底部，所述样品自旋测试平台设有在真空室内。

2.如权利要求1所述的一种一体化X荧光分析仪，其特征在于：所述样品自旋测试平台包括样品自旋托架、自旋轴承、自旋大齿轮、自旋小齿轮、自旋电机和样品盒，所述自旋电机设置在所述样品自旋托架下端，所述自旋电机的输出轴与所述自旋小齿轮相连接，所述自旋小齿轮与所述自旋大齿轮相啮合，所述自旋大齿轮设置在所述自旋轴承上，所述自旋轴承设置在所述样品自旋托架上，所述样品自旋托架设置在所述真空室内，所述样品盒设置在自旋大齿轮上，所述样品盒内部设有样品座以及弹簧压片。

3.如权利要求1所述的一种一体化X荧光分析仪，其特征在于：所述真空系统包括电磁阀、真空泵、管道、数码真空检测器以及控制系统，所述管道与所述真空室相连通，所述真空泵通过管道将所述真空室内的空气抽出，所述电磁阀设置在真空泵与真空室之间的管道上，所述数码真空检测器设置在所述真空室内。

4.如权利要求1所述的一种一体化X荧光分析仪，其特征在于：所述信号处理装置包括放大器、数模转换器和单片机，所述放大器与数模转换器相连接，所述数模转换器与所述单片机相连接。

5.如权利要求4所述的一种一体化X荧光分析仪，其特征在于：所述嵌入式计算机设有USB接口、RS232串口和以太网通信接口，所述单片机通过USB接口把获取的多道数据传输给嵌入式计算机。

6.如权利要求1所述的一种一体化X荧光分析仪，其特征在于：在所述信号探测装置内部还设有探测器电源，所述SUPER-SDD电制冷探测器通过探测器电源供电。