CN209606353U - 一种基于x射线荧光的微波加热过程物料分析装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种基于X射线荧光的微波加热过程物料分析装置，包括主腔体、微波加热构件、X射线发生器、探测器、样品槽、探测器圆盘、底盘、X射线发生器圆盘、试样台、X射线发生器支撑杆、探测器支撑杆、卡环、滑槽、X射线发生器驱动电机、探测器驱动电机；本实用新型主要用于分析微波加热过程中的物料成分及其物相变化，通过调节X射线发生器和探测器角度来获取不同的散射粒子及其能谱，通过能谱分析，用以分析物料成分，探测器采集分析二次粒子，能够得到关于物料在微波连续加热状态下的物相变化过程。
Description
技术领域
本实用新型属于分析测试设备领域，涉及一种X射线荧光分析设备，具体涉及一种基于X射线荧光的微波加热过程物料分析装置，能够实现对微波加热冶金物料过程的变化做到分析检测。
背景技术
射线分析检测技术是重要的分析检测技术，具有稳定性强，精密度好，灵敏度高的特点，在射线检测技术中，通过使用探测器探测射线与样品相互作用所产生的初级射线以及二级射线，并分析射线所携带的能量特征信息，能够获取关于样品的相关信息。
射线分析技术被广泛利用在地质、化工、冶金、材料、矿物加工、卫生环保、商检、安全等多个领域中。射线分析技术主要包括γ射线分析，β射线分析，X射线分析等。其中最容易以及最广泛的是X射线分析。通过采用高速运动的带电粒子撞击重核元素所做成的标靶可产生X射线，通过准直器对X射线进行准直，用之轰击激发样品，受到激发的样品中的元素原子可释放刺激X射线，因为不同的原子具有不同的能级结构，所以产生的X射线能量也是不同的，波长也具有其各自的特征，采用探测器探测所释放的次级X射线的能量和数量，通过计算机处理，就可以知道所收集信息代表的元素种类和元素含量等，还可以用于表征所分析样品的微观形貌及其构成，表征样品的物相组成。X射线的入射角度以及探测器的探测角度，决定了分析检测设备所能获取的信息特征及其信息量。入射X射线的能量大小决定了所能分析元素种类，从理论上来说，X射线能够实现对所有元素的分析，但是由于每种元素的检出限制以及所提供X射线能量的特征，能够检出的元素种类是一定的，所以检测中，总是要提供能量尽量高的初级X射线，以便于完成全方位全局的检测。
微波作为一种绿色能源利用于冶金、材料的制备过程中，具有选择性加热，加热迅速，加热过程可调可控等特点，微波加热相比于常规的加热方式具有内部加热，强化加热过程的特点，微波作为新颖的加热方式，被引入在材料制备、冶金物料焙烧等过程中，试验研究发现，采用微波加热，取到了缩短加热时间，优化反应条件的结果。同时在微观上来说，未能实现微波加热过程的微观过程分析。在微波加热物质过程的微观分析方面，还未能发现有相关文献报道。
发明内容
现行的微波加热冶金物料只能进行初态和加热后的终态分析，对于微波作为加热热源如何改变加热物质的微观结构，还未有能够实现过程连续分析或离散过程分析的设备，本实用新型提供一种基于X射线荧光的微波加热过程物料分析装置，区分于常规的高温物料分析装置，该装置用于微波加热过程中的物相和成分分析，以助于了解微波加热过程中的物料具体的物相变化。
一种基于X射线荧光的微波加热过程物料分析装置，包括主腔体1、微波加热构件2、X射线发生器3、探测器4、样品槽5、探测器圆盘6、底盘7、X射线发生器圆盘8、试样台9、X射线发生器支撑杆10、探测器支撑杆11、卡环12、滑槽13、X射线发生器驱动电机14、探测器驱动电机15，
主腔体1一端设有试样台9，试样台9上开槽，样品槽5设置在槽里，样品槽5底部设有微波加热构件2，微波加热构件2位于主腔体1内部；
主腔体1另一端设置在底盘7上，主腔体1上设有卡环12，卡环12与主腔体1之间为螺纹连接，底盘7上开有环形滑槽13，环形滑槽13横向深入底盘7内部，环形滑槽13下面开有半圆弧形通孔，
X射线发生器3设置在X射线发生器支撑杆10上，X射线发生器支撑杆10另一端穿过底盘7上的半圆弧形通孔后与X射线发生器驱动电机14连接，X射线发生器支撑杆10上设有X射线发生器圆盘8，X射线发生器圆盘8的直径大于底盘7上的半圆弧形通孔孔径，X射线发生器圆盘8设置在环形滑槽13内并沿环形滑槽13滑动，卡环12和环形滑槽13将X射线发生器圆盘8卡在环形滑槽13内，使X射线发生器圆盘8只能沿环形滑槽13滑动，X射线发生器驱动电机14带动X射线发生器支撑杆10沿半圆弧形通孔移动，X射线发生器支撑杆10带动X射线发生器圆盘8沿环形滑槽13移动，带动X射线发生器3移动到所需的位置后，拧紧卡环12，将X射线发生器圆盘8进行固定；
探测器4设置在探测器支撑杆11上，探测器支撑杆11另一端穿过底盘7上的半圆弧形通孔后与探测器驱动电机15连接，探测器支撑杆11上设有探测器圆盘6，探测器圆盘6的直径大于底盘7上的半圆弧形通孔孔径，探测器圆盘6设置在环形滑槽13内并沿环形滑槽13滑动，卡环12和环形滑槽13将探测器圆盘6卡在环形滑槽13内，使探测器圆盘6只能沿环形滑槽13滑动，探测器驱动电机15带动探测器支撑杆11沿半圆弧形通孔移动，探测器支撑杆11带动探测器圆盘6沿环形滑槽13移动，带动探测器4移动到所需的位置后，拧紧卡环12，将探测器圆盘6进行固定；X射线发生器3、探测器4与样品槽5内部相对。
所述装置还包括红外测温仪16、红外测温仪支架17，红外测温仪支架17设置在主腔体1上，红外测温仪支架17上设有红外测温仪16，红外测温仪16正对样品槽5内部。
所述X射线发生器3、探测器4与环形滑槽13圆心连线与水平位置在X轴方向形成的锐角为0-90°。
所述装置还包括控制器，控制器分别与红外测温仪16、微波加热构件2连接，控制器为常规市购控制器，接收和发送信号即可，X射线发生器3、探测器4还分别与计算机连接，计算机进行数据的采集。
所述微波加热构件2包括微波发生器、微波波导，微波波导设置在样品槽5底部，微波波导与微波发生器连接。
所述装置外还设有透明铅玻璃外壳，透明铅玻璃外壳上设有门，物料放置完毕后关闭透明铅玻璃外壳上的门进行数据采集。
所述装置的使用步骤如下：
1、首先将物料磨碎磨细至额定颗粒度，压制成为规定的形状，将压片放到装置的样品槽5中，将样品槽5固定于试样加热台9的沟槽内；
2、拧松卡环12，开启X射线源驱动电机14和探测器驱动电机15，调整X射线发生器3、探测器4与环形滑槽13圆心连线与水平位置在X轴方向形成的夹角到设定值，然后拧紧卡环12；
3、开启微波加热构件2，使微波从下至上加热样品槽5中的压片，同时开启X射线发生器3、探测器4，红外测温仪16实时采集加热温度，并传输给控制器，在微波加热过程中，对整个加热过程物料的变化过程采用X射线发生器3、探测器4进行数据采集，控制微波加热时间，当微波加热物料达到额定的温度时，红外测温仪16将温度数据传输给控制器，控制器关闭微波加热构件2，停止微波加热，将 X射线发生器3、探测器4采集到的数据传输到计算机上，实现在线数据收集检测。
本实用新型的有益效果：
本实用新型通过结合微波定点加热技术和X射线荧光分析，实现了微波加热冶金物料过程中对物料的连续分析，主要用于微波加热冶金物料物质成分或物相变化过程的分析。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的剖面图；
图2为本实用新型实施例1的局部结构示意图；
1-主腔体，2-微波加热构件，3- X射线发生器，4-探测器，5-样品槽，6-探测器圆盘，7-底盘，8- X射线源圆盘，9-试样台，10- X射线发生器支撑杆，11-探测器支撑杆，12-卡环，13-环形滑槽，14-X射线源驱动电机，15-探测器驱动电机，16-红外测温仪，17-红外测温仪支架。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。
实施例1
一种基于X射线荧光的微波加热过程物料分析装置，如图1、2所示，包括主腔体1、微波加热构件2、X射线发生器3、探测器4、样品槽5、探测器圆盘6、底盘7、X射线发生器圆盘8、试样台9、X射线发生器支撑杆10、探测器支撑杆11、卡环12、滑槽13、X射线发生器驱动电机14、探测器驱动电机15、红外测温仪16、红外测温仪支架17、计算机、控制器，主腔体1一端设有试样台9，试样台9上开槽，样品槽5设置在槽里，样品槽5底部设有微波加热构件2，微波加热构件2位于主腔体1内部；主腔体1另一端设置在底盘7上，主腔体1上设有卡环12，卡环12与主腔体1之间为螺纹连接，底盘7上开有环形滑槽13，环形滑槽13横向深入底盘7内部，环形滑槽13下面开有半圆弧形通孔，X射线发生器3设置在X射线发生器支撑杆10上，X射线发生器支撑杆10另一端穿过底盘7上的半圆弧形通孔后与X射线发生器驱动电机14连接，X射线发生器支撑杆10上设有X射线发生器圆盘8，X射线发生器圆盘8的直径大于底盘7上的半圆弧形通孔孔径，X射线发生器圆盘8设置在环形滑槽13内并沿环形滑槽13滑动，卡环12和环形滑槽13将X射线发生器圆盘8卡在环形滑槽13内，使X射线发生器圆盘8只能沿环形滑槽13滑动，X射线发生器驱动电机14带动X射线发生器支撑杆10沿半圆弧形通孔移动，X射线发生器支撑杆10带动X射线发生器圆盘8沿环形滑槽13移动，带动X射线发生器3移动到所需的位置后，拧紧卡环12，将X射线发生器圆盘8进行固定；探测器4设置在探测器支撑杆11上，探测器支撑杆11另一端穿过底盘7上的半圆弧形通孔后与探测器驱动电机15连接，探测器支撑杆11上设有探测器圆盘6，探测器圆盘6的直径大于底盘7上的半圆弧形通孔孔径，探测器圆盘6设置在环形滑槽13内并沿环形滑槽13滑动，卡环12和环形滑槽13将探测器圆盘6卡在环形滑槽13内，使探测器圆盘6只能沿环形滑槽13滑动，探测器驱动电机15带动探测器支撑杆11沿半圆弧形通孔移动，探测器支撑杆11带动探测器圆盘6沿环形滑槽13移动，带动探测器4移动到所需的位置后，拧紧卡环12，将探测器圆盘6进行固定；X射线发生器3、探测器4与样品槽5内部相对；红外测温仪支架17设置在主腔体1上，红外测温仪支架17上设有红外测温仪16，红外测温仪16正对样品槽5内部， X射线发生器3、探测器4与环形滑槽13圆心连线与水平位置在X轴方向形成的锐角为0-90°变化，控制器分别与红外测温仪16、微波加热构件2连接，控制器为常规市购控制器，接收和发送信号即可，X射线发生器3、探测器4还分别与电源和计算机连接，计算机进行数据的采集，微波加热构件2包括微波发生器、微波波导，微波波导设置在样品槽5底部，微波波导与微波发生器连接。
本实施例装置外还设有透明铅玻璃外壳，透明铅玻璃外壳上设有门，物料放置完毕后关闭透明铅玻璃外壳上的门进行数据采集。
所述装置的使用步骤如下：
1、首先将物料磨碎磨细至额定颗粒度，采用冷压机在模具中将物料压制成为规定的形状，将压片放到装置的样品槽5中，将样品槽5固定于试样加热台9的沟槽内，然后关闭透明玻璃外壳上的门；
2、拧松卡环12，开启X射线源驱动电机14和探测器驱动电机15，调整X射线发生器3、探测器4之间的角度到60°，然后拧紧卡环12；
3、开启微波加热构件2，使微波从下至上加热样品槽5中的物料压片，同时开启X射线发生器3、探测器4，红外测温仪16实时采集加热温度，并传输给控制器，在微波加热过程中，对整个加热过程物料的变化过程采用X射线发生器3、探测器4进行数据采集，控制微波加热时间，当微波加热物料达到额定的温度时，红外测温仪16将温度数据传输给控制器，控制器关闭微波加热构件2，停止微波加热，X射线发生器3、探测器4采集到的数据实时传输到计算机上，实现在线数据收集检测。
4、数据采集完之后关闭微波加热构件2、X射线发生器3、探测器4，打开透明铅玻璃外壳上的门，拧松卡环12，开启X射线源驱动电机14和探测器驱动电机15，X射线发生器3、探测器4之间的角度在0-90°之间进行调整，然后拧紧卡环12，收集不同角度下采集到的数据，供后期进行对比。
一种物料采集完之后，关闭微波加热构件2、X射线发生器3、探测器4，打开透明铅玻璃外壳上的门，取出样品槽5，更换内部物质，按照上述步骤进行下一组实验。
Claims (5)
1.一种基于X射线荧光的微波加热过程物料分析装置，其特征在于，包括主腔体（1）、微波加热构件（2）、X射线发生器（3）、探测器（4）、样品槽（5）、探测器圆盘（6）、底盘（7）、X射线发生器圆盘（8）、试样台（9）、X射线发生器支撑杆（10）、探测器支撑杆（11）、卡环（12）、滑槽（13）、X射线发生器驱动电机（14）、探测器驱动电机（15），
主腔体（1）一端设有试样台（9），试样台（9）上开槽，样品槽（5）设置在槽里，样品槽（5）底部设有微波加热构件（2），微波加热构件（2）位于主腔体（1）内部；
主腔体（1）另一端设置在底盘（7）上，主腔体（1）上设有卡环（12），卡环（12）与主腔体（1）之间为螺纹连接，底盘（7）上开有环形滑槽（13），环形滑槽（13）横向深入底盘（7）内部，环形滑槽（13）下面开有半圆弧形通孔，
X射线发生器（3）设置在X射线发生器支撑杆（10）上，X射线发生器支撑杆（10）另一端穿过底盘（7）上的半圆弧形通孔后与X射线发生器驱动电机（14）连接，X射线发生器支撑杆（10）上设有X射线发生器圆盘（8），X射线发生器圆盘（8）设置在环形滑槽（13）内并沿环形滑槽（13）滑动；探测器（4）设置在探测器支撑杆（11）上，探测器支撑杆（11）另一端穿过底盘（7）上的半圆弧形通孔后与探测器驱动电机（15）连接，探测器支撑杆（11）上设有探测器圆盘（6），探测器圆盘（6）设置在环形滑槽（13）内并沿环形滑槽（13）滑动；X射线发生器（3）、探测器（4）与样品槽（5）内部相对。
2.根据权利要求1所述基于X射线荧光的微波加热过程物料分析装置，其特征在于，还包括红外测温仪（16）、红外测温仪支架（17），红外测温仪支架（17）设置在主腔体（1）上，红外测温仪支架（17）上设有红外测温仪（16），红外测温仪（16）正对样品槽（5）内部。
3.根据权利要求1所述基于X射线荧光的微波加热过程物料分析装置，其特征在于，X射线发生器（3）、探测器（4）与环形滑槽（13）圆心连线与水平位置在X轴方向形成的锐角为0-90°。
4.根据权利要求1所述基于X射线荧光的微波加热过程物料分析装置，其特征在于，还包括控制器，控制器分别与红外测温仪（16）、微波加热构件（2）连接，X射线发生器（3）、探测器（4）还分别与计算机连接。
5.根据权利要求1所述基于X射线荧光的微波加热过程物料分析装置，其特征在于，所述微波加热构件（2）包括微波发生器、微波波导，微波波导设置在样品槽（5）底部且与样品槽（5）对接，微波波导与微波发生器连接。
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