X螢光光譜儀探測器薄膜窗口支撐網架的製作方法

2023-06-04 06:38:06

專利名稱：X螢光光譜儀探測器薄膜窗口支撐網架的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種X螢光光譜儀中的部件，尤其是涉及一種用於X螢光光譜儀 分光系統與流氣式探測器之間薄膜窗口的支撐網架。
背景技術：
波長色散X螢光光譜儀是定量檢測材料化學成份精密儀器，廣泛應用於建材、冶 金、環保和科研等領域。X射線晶體分光系統與探測系統是光譜儀中最核心的部件。分光系 統內為真空，探測器分為流氣式探測器和封閉探測器兩種，其中，流氣式探測器內為正壓， 而封閉式探測器內則為比分光系統真空度更高的真空。探測器與分光系統直接連接，由於 兩個系統內的氣體壓力存在著不同，為使這兩個系統內氣體壓力相互間不受影響，通常需 要在這兩個系統之間設置一層隔離膜。考慮到隔離膜會對通過的X射線帶來衰減，為了最 大程度地減少隔離膜對X射線造成的衰減，需要採用很薄的隔離膜，一般隔離膜的膜厚選 擇為1-2 μ。但是由於隔離膜很薄，兩個系統之間存在的壓力差會導致隔離膜發生變形甚至 引超隔離膜破損，這樣需要在壓力低的一邊設置支撐網架，用來保護隔離膜使得隔離膜不 發生變形。國外同類設備上採用的支撐網架是利用銅板光刻技術，在一個薄銅板上，用光刻 技術刻出所需間距的空隙而形成支撐網。然而由銅板光刻技術得到的支撐網存在以下問 題(1)只能用金屬材料製成支撐網；( 支撐網是由很薄銅板製作而成，支撐強度較差， 容易發生支撐網斷絲或整體發生變形；C3)在高倍放大鏡下觀察，光刻網格的邊緣有很多 毛刺，在使用過程中，在與隔離膜發生擠壓和裹纏時，會刺破隔離膜而造成隔離膜漏氣；(4) 由於光刻支撐網很薄，應用中易與隔離膜擠壓和裹纏在一起，造成不易拆開，而硬性拆開會 損壞光刻支撐網，因而通常只能使用一次。有研究表明，採用非金屬絲的支撐網能夠使得X射線的通過率提高一倍以上。由 於所使用的支撐網的材質和疏密程度也會對X射線的通過有很大影響，甚至會直接影響X 螢光光譜儀的性能，為了減少支撐網帶來的影響，原則上網絲線徑應儘可能細，且線間距要 儘可能大。因此，採用非金屬的細絲製成間距較大，同時支撐強度高的支撐網是一個有待解 決的難題。發明內容針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種對隔離膜擠壓不會發生變形，支撐 強度好且能夠反覆使用的而且便於安裝的X螢光光譜儀探測器薄膜窗口支撐網架。為解決上述問題，本實用新型的X螢光光譜儀探測器薄膜窗口支撐網架包括支撐 體和設置在支撐體上的支撐網，支撐體為具有厚度的板，在支撐體的中間設有透穿的長槽， 且該長槽為開口由上向下變小而形成楔形長槽，支撐網為由絲線織成的網構成且將其固定 在支撐體下部表面。作為本實用新型的一種改進，在支撐體的厚度方向的周邊中部設有一道溝槽，使得支撐體分為上、下兩個部分，支撐體的下部周邊開設有缺口，支撐網是由絲線通過缺口垂 直地穿過楔形長槽並行走於不同缺口之間繞行而形成的網。支撐網架的支撐體既可以是長圓形也可以是圓形。作為本實用新型的另一種改進，上述缺口由設在支撐體橫向方向的第一組缺口和 設在支撐體縱向方向的第二組缺口組成，絲線可以僅在第一組缺口之間行線或僅在第二組 缺口之間行線而形成絲線平行的網；也可以先在第一組缺口之間行線後又在第二組缺口之 間行線而形成交叉的網。絲線可以選擇是金屬的或是非金屬，絲線的線徑可以根據具體情況而定。絲線的 間距依據X射線衍射的情況和隔離膜的厚度的不同可以進行適當地調整，具體地說，絲線 在缺口轉折時可以通過選擇間隔不同數量的缺口來調整行走絲線的間距。由於絲線在邊槽 內中纏繞，絲線的高度不會超出支撐網架的外形，這樣不會影響支撐網架在光路系統內的 安裝。本實用新型另一目的是提供一種裝有該支撐網架的X螢光光譜儀。該X螢光光 譜儀，包括分光系統和探測器，還設置有前述支撐網架，和在探測器前端的與支撐網架相配 的、用於安裝支撐網架的凹槽，支撐網架上的支撐網朝向探測器的隔膜。由於採用了以上設計，在本實用新型的支撐網架中，支撐網是繞在具有一定厚度 的支撐體上，在對隔離膜發生擠壓時，支撐網也不易發生變形，具有支撐強度好且支撐網面 不會與隔離膜粘連因而能夠反覆使用的優點；配合X螢光光譜儀探測器薄膜窗口上的凹 槽，還有便於安裝的效果。
圖1為X螢光光譜儀分光器及探測器窗口結構原理圖。圖2為圖1中探測器與支撐網架連接部局部放大圖。圖3(a)為長形探測器薄膜窗口支撐網架一種實施方式結構圖。圖3(b)為圖3(a)的A-A方向的截面圖。圖4為長形探測器薄膜窗口支撐網架另一種實施方式結構圖。圖5(a)為圓形探測器薄膜窗口支撐網架實施方式結構圖。圖5(b)為圖5(a)的A-A方向的截面圖。圖6為圓形探測器薄膜窗口支撐網架另一種實施方式結構圖。
具體實施方式
圖1和圖2為X螢光光譜儀分光器及探測器窗口結構原理圖。如圖1所示並參考 圖2，X光管照射樣品，激發出二次X射線進入分光器9，經晶體分光並聚焦，經由探測器前 端窗口 3，進入探測器6。由於真空分光室7與探測器流氣室5之間壓力的不同，通過在真 空分光室7與探測器流氣室5之間設置隔離膜4來將兩者隔開。兩側存在壓力差，容易使 隔離膜會發生變形甚至會破損，因而在壓力低的一邊設置支撐網架2。為了使網架開口尺寸 達到最小，從而使隔離膜受力最小，所以將支撐網架2置於X螢光光譜衍射光路8最窄的後 狹縫1處。圖3(a)表示本實用新型設計的X螢光光譜儀探測器薄膜窗口支撐網架2，其為從支撐網架2底部一側(楔形長槽小開口一側)觀察支撐架2而得到的示意圖。圖3(b)為 圖3(a)的A-A方向的截面圖。該支撐網架2包括支撐體18和單方向平行走線的支撐網12 或縱、橫雙方向交叉走線的支撐網13。支撐體18採用帶有定厚度的金屬板或硬塑料板加 工而成，支撐體18可以為長圓形(當然也可以為適於安裝在探測器6的其他形狀，例如圖 5(a)和6中的圓形)。帶有厚度的支撐體18本身有一定的強度，不易變形，從而使得支撐 網架2不易發生鬆動由於光路8(圖1)是成楔形散開的，而支撐網架2又具有一定厚度， 因此需要在帶有厚度的支撐體18的中間由上向下(在圖3(b)中，左側表示支撐體上部、右 側表示支撐體下部)加工一個楔形長槽19作為光路通道。在支撐體18邊緣的厚度方面 上，沿支撐體18周邊加工有一道邊槽16，使得支撐體18形成上、下兩個部分，在支撐體18 下部的縱向和橫向的兩個方向上加工有均勻分布的多個缺口，在長邊的缺口為第一組缺口 11而短邊的缺口為第二組缺口 14 ；可以採用線切割技術在金屬板的周邊邊緣加工出均勻 分布的缺口，加工方便且工藝簡單。將絲線15在溝槽16內纏繞數圈後與一端頭打結成系扣17，另一端頭經第一組缺 口 11垂直穿過楔形長槽19，並在另一側的第一組缺口 11處折返，通過在第一組缺口 11之 間多次往復行線，形成具有多條單向(如縱向方向)，平行絲線的支撐網12(參見圖4)。在 第一組缺口 11之間行線完畢後，將絲線15在邊槽16內轉到號一個垂直方向的周邊第二組 缺口 14行線，用同樣的方法在第二組缺口 14之間行線和轉折，形成如圖3(a)所示的具有 縱、橫方向交叉走線的支撐網13，在走線時橫向和縱向兩方向絲線交叉形成網格狀的支撐 網(參見圖3(a))。行線完畢後，將多餘的絲線15在邊槽16內系扣17處打結。可以在溝槽16內進 行絲線15的轉折、張緊和固定。在邊槽16提供的空間內，用膠對絲線在缺口轉折處進行粘 接，以防止絲線在使用中竄動。絲線15在邊槽16內中形成的系扣17，不超出支撐體18的 外形，不會影響支撐網架2在光路系統內的安裝。圖5(a)表示支撐體30為圓形的情形，絲線同時在橫向和縱向兩方向交叉走線時 的應用示意圖，圖5(b)為(a)的A-A方向的截面圖。圖6表示支撐體30為圓形，絲線僅在 單方向走線時的應用示意圖。對於圖5(a)和圖6中與圖3(a)中具有相同作用的元件，由 於所起的作用和功能相同，在此，只作簡單的說明。與長圓形支撐體相似，參考圖5 (a)所示，在圓形的支撐體30的中間設有透穿的楔 形長槽29，圓形的支撐體30周邊均勻地開設有缺口 21。而圓形的支撐體30厚度方向上的 周邊中部設有邊槽沈，絲線25在邊槽沈中繞行後系扣27，繞缺口 21走線形成單向平行走 線的支撐網22(如圖6)。再在邊槽沈中轉向垂直方向的缺口 M形成橫向和縱向交叉走線 交叉網格狀的支撐網23。絲線15可以為金屬絲，也可以為非金屬絲；而且絲線的線徑可以根據X射線衍射 的情況和隔離膜的厚度靈活地進行調整；同一方向上的絲線的間距依據X射線衍射的情況 和隔離膜的厚度適度調整由絲線轉折時缺口的間隔數最的不同來實現。支撐體18(或30) 是帶有一定厚度的金屬板或硬塑料板加工而成，因而支撐網架從整體上來說支撐強度較 高，在受到擠壓和裹纏時，不易發生變形，同時由於支撐網是由平行走線網格12(或22)和 交叉走線網格13 (或23)構成，且絲線15的截面為圓形，即使與隔離膜發生擠壓和裹纏時， 也不會刺破隔離膜而造成漏氣；支撐體18(或30)中間的楔形長槽19(或29)作為光路通道與光路8(見圖1)平行，長槽19(或四)的具體尺寸以及楔形的角度由計算出的光路參 數決定；而且，整個支撐網架2易於製作和加工。 本實用新型的支撐網架的使用參見圖1和圖2，在分光器探測器6 —端，即分光光 路8的後狹縫1處加上一個與支撐網架2外形一致的凹槽，將帶有支撐網的支撐網架2放 在其中而被固定，支撐網曲朝向探測器6，支撐網架2的楔形長槽大口朝向晶體方向。安裝 後由於真空作用，在探測器一側的隔離膜4會緊緊地壓在支撐網架2上，支撐網架2起到了 對隔離膜4的支撐保護作用。
權利要求1.一種X螢光光譜儀探測器薄膜窗口支撐網架，包括支撐體和設置在支撐體上的支撐 網，其特徵在於所述支撐體為具有厚度的板，在所述支撐體的中間設有透穿的長槽，且該 長槽開口由上向下變小而形成楔形長槽，所述支撐網是由絲線製成的網且將其固定在所述 支撐體下部表面。
2.根據權利要求1所述的支撐網架，其特徵在於在所述支撐體的周邊中部設有邊槽， 使得所述支撐體分為上、下兩個部分，所述支撐體的下部周邊開設有多個缺口，所述支撐網 的絲線通過所述缺口垂直穿過所述楔形長槽並且在不同缺口之間繞行而構成網。
3.根據權利要求2所述的支撐網架，其特徵在於所述支撐體為長圓形或圓形。
4.根據權利要求3所述的支撐網架，其特徵在於所述缺口由設在支撐體橫向方向的 第一組缺口和設在支撐體縱向方向的第二組缺口組成，所述絲線僅在第一組缺口之間行線 或僅在第二組缺口之間行線而形成絲線平行的網。
5.根據權利要求3所述的支撐網架，其特徵在於所述的缺口由設在支撐體橫向方向 的第一組缺口和設在支撐體縱向方向的第二組缺口組成，所述絲線先在第一組缺口之間行 線後又在第二組缺口之間行線而形成絲線交叉的網。
6.根據權利要求3所述的支撐網架，其特徵在於所述支撐體為圓形，所述缺口沿圓周 均勻分布。
7.根據權利要求2所述的支撐網架，其特徵在於在所述支撐體邊槽內，所述絲線與所 述缺口接觸點用膠粘接固定。
8.根據權利要求7所述的支撐網架，其特徵在於所述支撐體的上、下部周邊設有對應缺口。
9.根據權利要求1至8任一所述的支撐網架，其特徵在於所述的絲線為金屬絲或非金屬絲。
10.一種X螢光光譜儀，包括分光系統和探測器，其特徵在於還設有權利要求9所述 的支撐網架，和在所述探測器前端的與所述支撐網架相配的、用於安裝所述支撐網架的凹 槽，所述支撐網架上的支撐網朝向探測器的隔膜。
專利摘要本實用新型公開了一種X螢光光譜儀探測器薄膜窗口支撐網架，包括支撐體和設置在支撐體上的支撐網，支撐體為具有厚度的板，在支撐體的中間設有楔形長槽，支撐網由絲線製成的網構成且設置在支撐體下部表面；在支撐體的厚度方向的周邊中部設有一道溝槽，使得帶有厚度的支撐體分為上、下兩個部分，在支撐體的下部周邊開設有多個缺口，支撐網是由絲線通過缺口垂直地穿過楔形長槽並行走於不同的缺口之間而形成的網。本實用新型的支撐網架，在對隔離膜擠壓時也不易發生變形、支撐強度好且能夠反覆使用，而且便於安裝的X螢光光譜儀探測器薄膜窗口上。
文檔編號G01N23/223GK201837598SQ20102057403
公開日2011年5月18日 申請日期2010年10月15日 優先權日2010年10月15日
發明者付曉光, 宋曉琨, 宋欣, 張朝捷, 張磊, 李海建, 楊偉清 申請人:中國建築材料檢驗認證中心有限公司