CN2924528Y - 一种便携式x荧光能量色散光谱仪 - Google Patents

一种便携式x荧光能量色散光谱仪 Download PDF

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一种便携式X荧光能量色散光谱仪，包括机身和与之相连的电脑，其中，所述机身内安装有光源放射系统、探测器系统、以及信号处理系统，光源系统发射出X射线，X射线作用在样品上后，样品中的各个原子会被激发出特征X荧光，这些X荧光被探测器所接收，分析转化为电信号，电信号经过信号处理系统的处理，再传输到电脑中，其特征在于：所述机身的形状为手枪状，所述光源系统、探测器系统、信号处理系统均固定于该机身内。本款仪器体积很小，便于携带和运输。

Description

一种便携式X荧光能量色散光谱仪
所属技术领域
本实用新型涉及一种微量元素检测仪器，尤其是一种检测结果准确且方便携带的X荧光能量色散光谱仪。
背景技术
随着经济的发展，我国对外贸易的步伐进一步加大，属于欧盟RoHS指令辐射范围的企业不计其数，他们急需要一种有力武器，能协助他们应对RoHS指令。RoHS指令，全称为《电气、电子设备中限制使用某些有害物质指令》，实际上是欧盟推出的一个“绿色贸易壁垒”，它是欧盟于2003年2月颁布的，旨在限制在电子电气设备中使用6种有害物质(铅、汞、镉、6价铬、聚溴联苯和聚溴二苯醚，这六种有害物质实际上只涉及到五种有害元素)的法令。其目标与其它国际法规相一致，旨在限制新设备使用某些有害物质，以保护人类健康和环境。对于欧洲以外的电子产品制造商，只要其生产的设备最终出口到欧盟成员国，就必须于2006年7月1日起遵守这项法规，全球各国也拟定了类似的法规。这部对于广大中国消费者而言还比较陌生的欧盟RoHS环保指令，被称为是“牵动全球制造业神经的指令”，它所涉及的产品范围极其广泛，包括10大类近20万种，几乎涵盖了所有电子信息类产品，如大小型家用电器、I T和通信设备、电器电子工具、玩具休闲及体育设备、医疗设备等。
目前市场上检测的方法有很多，主要有X荧光分析法，电子能谱分析法和无机质谱分析法三大类：其中X荧光分析法不但能准确检测产品或者原料中所含的五种元素的含量，而且从欧盟海关的检测流程，检测的准确性，检测的速度，检测的直观性，仪器的价格等多方面进行考虑，以X荧光光谱仪最受青睐。
目前市场上推出的X荧光光谱仪主要存在以下缺点：
一、仍旧采用落后并且已经受到国家严令管制的天然放射源。天然放射源是全天无休，不管测试与否都会放射出X射线的，所以对操作者以及环境有污染。鉴于安全方面的原因，天然放射源已经受到了国家有关部门的严令管制，对使用者有诸多的限制条件和核查过程。而本款仪器采用的高压和X光管激发源，是一种十分安全的激发源。当仪器处于非测试状态时，将不会有X射线产生。在测试时，也通过结构上的设计，最大限度避免了X射线的逃逸。所以是一种对环境无害的测试仪器。
二、在探测器方面，仍旧采用落后的液氮制冷技术支持的探测器。采用液氮制冷的X荧光光谱仪，除了体积庞大之外，其氮气由于会不停挥发的缘故，需要定时去补充，对操作者而言，十分烦琐和麻烦。而由于制冷原理上的原因，用液氮制冷的探测器往往不能保证探测器在恒温的状态下工作，所以测量结果也会不稳定。本款仪器采用的半导体硅片电制冷技术，用电控制，省去了使用液氮的麻烦，而且能保证探测器在一个恒温的状态下工作，测量的稳定性得到了保证。
三、同样在探测器方面，仍旧采用比较落后的正比计数管，这种探测器由于分析原理上的原因，分辨率比较差，在测量微量元素方面，效果比较差。本款仪器采用的是分辨率很高的半导体硅片电制冷探测器。分辨率相当高，完全可以满足RoHS测试的需要。
四、目前市场上的仪器主要是台式，甚至立式。体积比较庞大，只能在室内甚至实验室里使用，在运输方面非常麻烦，而且存在着数据要重新校正的危险。在碰到某些大件，如冰箱外壳，汽车外壳等时，使用方面相当不便。
发明内容
为了克服上述X荧光光谱仪有污染、技术陈旧，且体积庞大，难以运输的缺点，本实用新型的目是提供一种便携式X荧光能量色散光谱仪。
本实用新型所采用的技术方案是：一种便携式X荧光能量色散光谱仪，包括机身和与之相连的电脑，其中，所述机身内安装有光源放射系统、探测器系统、以及信号处理系统，光源系统发射出X射线，X射线作用在样品上后，样品中的各个原子会被激发出特征X荧光，这些X荧光被探测器所接收，分析转化为电信号，电信号经过信号处理系统的处理，再传输到电脑中，其特征在于：所述机身的形状为手枪状，所述光源系统、探测器系统、信号处理系统均固定于该机身内。
所述机身包括左壳、电脑支架、保护罩、扳机和右壳，其中，探测器、光源放射系统固定于右壳内枪身前部，且由枪口位置的保护罩所保护，而印刷电路板、信号处理系统则固定于右壳内枪身中部，同时电脑支架固定于右壳内枪身尾部，且，所述右壳内扳机位置固定有电池，该电池上覆盖着一电池盖。
所述电脑中安装有专为测量RoHS开发的软件，所述信号处理系统包括一MCA模块，所述MCA模块与电脑之间以串口传输讯号。
所述电脑支架与机身右壳为转轴连接，可随意角度观察电脑屏幕，方便使用。
所述电池盖设有双扣机构，因此电池装卸方便，安装可靠。
所述光源放射系统采用高压单元和X光管作为激发源，该高压单元和X光管激发源，是一种十分安全的激发源。当仪器处于非测试状态时，将不会有X射线产生。在测试时，由于机身壳体和保护罩的设置，最大限度避免了X射线的逃逸。
所述右壳内设有上下两个卡位，其中，上卡位用以固定探测器，下卡位用以固定高压单元和X光管，定位可靠，确保性能。
所述电脑采用体积小巧的PDA。
本实用新型的有益效果是：无污染，安全激发源；测量稳定，耗材少；分辨率高，测量准确；小巧轻便，更适合现场作业，在测试大物件时的优势尤为突出。相较台式和立式仪器来说，该便携式仪器具有体积小，重量轻，更加便于现场作业和精密部件的测量。在测量大型物件和精密部件，以及野外作业时的方便优势体现得更明显。本款仪器体积很小，重量仅为1.2kg左右，因此便于携带和运输，在野外作业和测量大物件时的优势是无法比拟的。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型工作原理示意图。
图2是本实用新型的整体结构示意图。
图3是本实用新型右壳部分的结构示意图。
图4是本实用新型的电脑支架与机身右壳连接部分的结构示意图。
图5是本实用新型的电池盖的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种便携式X荧光能量色散光谱仪，包括机身和与之相连的电脑(106)，其中，所述机身内安装有光源放射系统，探测器系统(104)、以及信号处理系统(107)，所述光源放射系统包括X光管(102)和高压单元(103)，光源放射系统发射出X射线，X射线作用在样品(101)上后，样品(101)中的各个原子会被激发出特征X荧光，这些X荧光被探测器(104)所接收，分析转化为电信号，电信号经过信号处理系统(107)的处理，再传输到电脑(106)中，测量的结果保存到所需要的文件夹，并由打印机(105)打印出来，其特征在于：所述机身的形状为手枪状，所述光源系统、探测器系统、信号处理系统均固定于该机身内。
如图1、图2和图3所示，所述机身包括左壳(1)、PDA支架(2)、保护罩(5)、扳机(7)和右壳(10)，其中，探测器(4)、光源放射系统(6)固定于右壳(10)内枪身前部，且由枪口位置的保护罩(5)所保护，而印刷电路板(3)、信号处理系统(107)则固定于右壳(10)内枪身中部，同时PDA支架(2)固定于右壳(10)内枪身尾部，且，所述右壳内扳机(7)位置固定有电池(9)，该电池上覆盖着一电池盖(8)。
所述PDA中安装有专为测量RoHS开发的软件，所述信号处理系统包括一MCA模块，该MCA模块与电脑之间以串口传输讯号。
所述PDA支架(2)与机身右壳(10)为转轴连接，可随意角度观察电脑屏幕，方便使用。
如图5所示，所述电池盖(8)设有双扣机构(81)，因此电池(9)装卸方便，安装可靠。
所述光源放射系统采用高压单元(103)和X光管(102)作为激发源，该高压单元(103)和X光管(102)激发源，是一种十分安全的激发源。当仪器处于非测试状态时，将不会有X射线产生。在测试时，由于壳体(10)和保护罩(5)的设置，最大限度避免了X射线的逃逸。
如图4所示，所述右壳(10)内设有上下两个卡位，其中，上卡位(41)用以固定探测器，下卡位(61)用以固定高压单元和X光管，定位可靠，确保性能。
本实用新型的软件的工作原理主要包括以下五个步骤：
一、仪器校正
调整仪器放大倍数，消除峰漂的影响，确保待测样品与标注样品条件一致。
二、工作曲线
根据样品的成分和基材不同，把工作曲线分为五大类：即测塑料中的Cr；测铝镁中的Cr，Cd，Pb，Hg，Br，测塑料中的Cd，Pb，Hg，Br，测金属中的Cr，Cd，Pb，Hg，Br，测焊锡中的，Pb等。每一大类根据实际需要可任意添加多条曲线。
三、强度计算
这里采用峰背比的方法，峰面积用高斯拟合计算。即：
I = I p I b ；Ip为峰的面积，Ib为背景面积。
I p = Σ L R H * Exp [ - ( X - X 0 ) 2 δ ]
R：峰的左边界
L：峰的右边界
H：峰的高度。
X：峰道址
X0：峰的中心道址
δ：与峰的宽度有关的参数
四、计算含量
含量按公式C＝a*I+b计算。
系数a，b用最小二乘法给出。
a = ( Σ 1 n I i C i - Σ 1 n I i Σ 1 n C i ) / ( Σ 1 n I i C i - Σ 1 n I i Σ 1 n I i )
b = ( Σ 1 n C i - a Σ 1 n I i )
Ci是标准样品i的浓度。
Ii是标准样品i的强度。
五、报告结果
可以把测量的结果保存到所需要的文件夹，并由打印机打印出来。

Claims (8)

1.一种便携式X荧光能量色散光谱仪，包括机身和与之相连的电脑，其中，所述机身内安装有光源放射系统、探测器系统、以及信号处理系统，光源系统发射出X射线，X射线作用在样品上后，样品中的各个原子会被激发出特征X荧光，这些X荧光被探测器所接收，分析转化为电信号，电信号经过信号处理系统的处理，再传输到电脑中，其特征在于：所述机身的形状为手枪状，所述光源系统、探测器系统、信号处理系统均固定于该机身内。
2.据权利要求1所述的便携式X荧光能量色散光谱仪，其特征在于：所述机身包括左壳、电脑支架、保护罩、扳机和右壳，其中，探测器、光源放射系统固定于右壳内枪身前部，且由枪口位置的保护罩所保护，而印刷电路板、信号处理系统则固定于右壳内枪身中部，同时电脑支架固定于右壳内枪身尾部，且，所述右壳内扳机位置固定有电池，该电池上覆盖着一电池盖。
3.据权利要1或2所述的便携式X荧光能量色散光谱仪，其特征在于所述电脑中安装有专为测量RoHS开发的软件，所述信号处理系统包括一MCA模块，该MCA模块与电脑之间以串口传输讯号。
4.据权利要求1或2所述的便携式X荧光能量色散光谱仪，其特征在于：所述电脑支架与机身右壳为转轴连接，可随意角度观察电脑屏幕。
5.据权利要求4所述的便携式X荧光能量色散光谱仪，其特征在于：所述电池盖设有双扣机构。
6.据权利要求1或2所述的便携式X荧光能量色散光谱仪，其特征在于：所述光源放射系统采用高压单元和X光管作为激发源。
7.据权利要求6所述的便携式X荧光能量色散光谱仪，其特征在于：所述右壳内设有上、下两个卡位，其中，上卡位用以固定探测器，下卡位用以固定高压单元和X光管。
8.据权利要求1或2所述的便携式X荧光能量色散光谱仪，其特征在于：所述电脑采用体积小巧的PDA。
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