CN2491832Y

CN2491832Y - 便携式管激发x射线荧光仪

Info

Publication number: CN2491832Y
Application number: CN 01214296
Authority: CN
Inventors: 贾文懿; 周蓉生; 马英杰; 方方; 侯新生
Original assignee: CHENGDU SCIENCE AND ENGINEERING COLLEGE
Current assignee: CHENGDU SCIENCE AND ENGINEERING COLLEGE
Priority date: 2001-02-27
Filing date: 2001-02-27
Publication date: 2002-05-15
Anticipated expiration: 2011-02-27

Abstract

一种便携式管激发X射线荧光仪,由可控X射线激发源,X射线探测器,主放大器,多道脉冲幅度分析器(MCA),微机、应用软件及外围设备组成。由可控X射线激发源是利用小型低功能X射线管及高压电源组成;X射线探测器根据需要由Si－PIN电致冷X射线探测器、或Si(Li)半导体探测器、或CZT探测器构成;主放大器由放大器、基线恢复器和有源积分器三个主要电路构成;MCA分析器由跟随器、采样保持器、ADC芯片和控制接口电路构成。

Description

便携式管激发X射线荧光仪

本实用新型涉及一种放射性地球物理学的测量设备，特别是一种便携式管激发X射线荧光仪。

X射线荧光仪由于是一种能够实现现场物质成分快速、无损分析的重要仪器设备，所以应用极为广泛。如：普查找矿、矿产勘探、采矿选冶、环境保护、材料分析、镀层测定、黄金检测、建筑材料、石油化工、生物医学、考古分析....等等领域都要用上。X射线荧光仪最早的产品由于体积庞大，只能在试验室应用。现在各国都在竟相研制更加现代化的便携式X射线荧光仪，我国便携式X射线荧光仪，早期产品采用放射性核素源做放射源，一是不便进行高灵敏度的测量，二是对工作场所会产生一定程度的核污染。

本实用新型的目的在于向公众提供一种能够进行多元素全谱测量，事时显示、快速计算和无任何污染的便携式管激发X射线荧光仪。

以下是本实用新型的技术方案和措施。

本实用新型是由探测头和主机所构成的便携式管激发X射线荧光仪，其特征在于；探测头1由30KV高压电源3和可控X光管4连接，以及X射线探测器5及其输出线通过电缆连接插头座6与主机连接；主机从上部至下部的结构顺序是荧光板和盖板2、高压操作台面板7、笔记本电脑8、道脉冲幅度分析器(MCA)9、主放大器10、中低压供电电源11和电池组12。如图1和图4所示。

本实用新型由能够发出可控X射线的可控X射线激发源，以及X射线探测器，主放大器，高、中、低压供电电源，多道脉冲幅度分析器(MCA)，微机及外围设备组成，其特征在于：由可控X射线激发源是利用小型低功能X射线管及高压电源组成；X射线探测器可根据需要由Si-PIN电致冷X射线探测器，或Si(Li)半导体探测器，或CZT探测器构成；主放大器由放大器、基线恢复器和有源积分器三个主要电路构成；MCA分析器由跟随器、采样保持器、ADC芯片和控制接口电路四部分构成。其工作单元框图的连接如附图2所示。

本实用新型主要结构由探头和主机两部分构成，探头有高压电源、X光管和X射线探测器；主机有笔记本电脑、MCA、放大器、电源和电池组；探头与主机之间有电缆连接。

本实用新型的优点在于：

1、采用可控X射线激发源，符合环保要求；

2、全谱测量，自动检测，分析器道数不小于1000道；

3、采用Si-PIN电致冷X射线探测器，或Si(Li)半导体探测器，或CZT探测时能量分辨率优于200eV；

4、整机功耗小于25W

5、整机重量小于15Kg

6、探头可以多样化替换使用；

7、分析元素范围可从S(Z＝16)至U(Z＝92)

8、对于常规岩石土壤样品，测量时间5～10分钟，一些元素的分析检出限可达几～十几ppm；

9、用笔记本电脑和相应的软件，能够在野外现场或原位快速给出结果；

10、整机经过实际运输的震动试验后完全可以正常使用。

以下结合附图说明和实施例对本实用新型作进一步介绍。

图1是本实用新型探头和主机结构示意图。

图2是本实用新型工作单元连接示意图。

图3是本实用新型多道脉冲幅度分析器(MCA)的组成和连接框图。

图4是实用新型整机部件连接示意图。

图5是本实用新型X射线激发源可控电流实施例电路图。

图6是本实用新型X射线探测器高压实施例电路图。

图7是本实用新型主放大器实施例电路图。

图8是本实用新型多道脉冲幅度分析器(MCA)实施例电路图。

其中：1、探测头；2、盖板和萤光板；3、30KV高压电源；4、可控X光管；5、X射线探测器；6、电线连接插头、座；7、高压操作台面板；8、笔记本电脑；9、道脉冲幅度分析器(MCA)；10、主放大器；11、高、中、低压供电电源；12电池组。

实施例

如图4所示，荧光仪由探头(见图4-1)及操作台(图4-2)组成。探头由Si-PIN电制冷导体探测器(图4-5)、小型低功率X光管(图4-4)及供X光管工作的高压电源(图4-3)连接构成。操作台由主放大器(图4-10)、多道脉冲幅度分析器(图4-9)、袖珍笔记本微机(图4-8)、高、中、低压电源(图4-11)、供电电池组(图4-12)连接组成。图4-6为探头与操作台的连接电缆插头座；图4-2为操作台盖板；图4-7为操作台面板。

仪器制造过程中，先完成各单元电路和制造、调试。通过调试，各单元部件应分别达到以下相应的技术指标。其中：

Si-PIN电制冷半导体探测器。主要技术指标为能量分辨率，应达到180-200eV。

主放大器的主要技术指标包括增益范围为5-1500；增益稳定性为±0.01％℃；积分非线性为±0.05等。

多道脉冲幅度分析器，道数为1024道；转换精度为0.05％；微分非线为±0.05等。

袖珍笔记本微机，一般应为586以上机型。支持Windows 9x系统软件，体积应尽量小。

小型低功率X光管，管体体积为φ25×800mm；耐压＞40KV；阳极电流0-500μA；灯丝功率为0.6W等。

供X光管工作的高压电源的输出电压0-30KV；输出电流0-0.3mA；电压不稳定度小于0.1％/8小时；电流不稳定度小于0.1％。8小时；输出纹波优于0.1％等。

探头的装配应安装探测器、X光管及高压电源三个部件。其中，X光管与探测器的相对位置是十分重要的。应保证满足“光路最小”原则。安装高压电源应注意高压的绝缘性能。

操作台的装配应安装主放大器、多道脉冲幅度分析器、袖珍笔记本微机；高、中、低压电源及供电电池组等。安装时应注意电源的电压值及极性，否则将损坏单元电路。

硬件安装完成后，安装便携式管激发X射线荧光仪的系统软件。

整机安装完成后，先不接通供X光管工作的高压电源。用放射性核素源Fe-55，检查Si-PIN电制冷半导体探测器---主放大器---多道脉冲幅度分析器---袖珍笔记本微机这一系统是否工作正常。在工作正常的情况下，取下Fe-55放射性核素源。接通供X光管工作的高压电源，放置样品片，进行整机性能测试。

如图4和图1所示，本实用新型仪器结构主要由探测头1，可控X光管4，操作台7，电脑8和电源11构成。电源11连接可控X光管4，操作台7和电脑8连接探测头1。可控X光管是带控制栅极的旁热式阴极X射线光管。

连接主机与探测头的是标准的1-3型电缆。

本实用新型研制成功以后，在特定范围内进行一系列例行试验，经检测结果，完全达到设计和使用要求。

Claims

1、一种由探测头和主机所构成的便携式管激发X射线荧光仪，其特征在于：

1)探测头1由30KV高压电源3和可控X光管4连接，以及X射线探测器5及其输出线通过电缆连接插头座6与主机连接；

2)主机从上部至下部的结构顺序是荧光板和盖板2、高压操作台面板7、笔记本电脑8、道脉冲幅度分析器(MCA)9、主放大器10、中低压供电电源11和电池组12。

2、根据权利要求1所述的便携式管激发X射线荧光仪，其特征在于：工作单元的连接顺序是可控X射线源单元——照射样品和样品反射单元——X射探测器单元——前置放大器单元——主放大器单元——多道分析器单元——接口电路单元——笔记本电脑和外围设备单元。

3、根据权利要求1所述的便携式管激发X射线荧光仪，其特征在于：

a)由可控X射线激发源是利用小型低功能X射线管及高压电源组成；

b)X射线探测器是由Si-PIN电致冷X射线探测器、Si(Li)半导体探测器、CZT探测器构成；

c)主放大器由放大器、基线恢复器和有源积分器三个主要电路构成；

d)MCA分析器由跟随器、采样保持器、ADC芯片和控制接口电路四部分构成。

4、根据权利要求1所述的便携式管激发X射线荧光仪，其特征在于：

a)本实用新型由探头和主机两部分构成，探头有高压电源、X光管和X射线探测器；

b)主机有笔记本电脑、MCA、放大器、电源和电池组；

c)探头1中的X射线探测器5与主机电缆连接插头座6之间有电缆连接。