用於重質試樣的試樣粘度和流量控制及其x-射線分析應用的製作方法

2023-06-06 14:30:31 1

用於重質試樣的試樣粘度和流量控制及其x-射線分析應用的製作方法
【專利摘要】一種x-射線分析系統，其包括：具有x-射線源的x-射線引擎，該引擎用於產生x-射線激勵光束，x-射線激勵光束被引導到x-射線分析聚焦區域；試樣室，其把試樣流輸送到x-射線分析聚焦區域中，分析聚焦區域設置在試樣分析區域內，該試樣分析區域被限定在該室內；x-射線探測路徑，其收集輔助x-射線並且把該x-射線引導至探測器；x-射線透明隔擋件，其位於室的壁上，x-射線通過該室；以及阻塞結構，其局部地阻塞試樣分析區域，用於在試樣分析區域中和隔擋件上產生試樣流湍動。該阻塞結構繞x-射線分析聚焦區域和/或試樣分析區域的中心軸線可以不對稱地設置；以及可以是圓形銷。加熱元件可以被用來加熱試樣流以改善流動。
【專利說明】用於重質試樣的試樣粘度和流量控制及其X-射線分析應用
[0001]相關專利申請的交叉參照
[0002]本申請要求2011年8月15日提交的美國臨時專利申請系統N0.61/523，605的優先權，該專利申請在這裡全部引入以作參考。
【技術領域】
[0003]本發明總體上涉及一種用來進行試樣流的X-射線分析的裝置和方法。尤其地，本發明涉及一種把重質試樣流輸送至X-射線分析系統的X-射線分析聚焦區域中的粘度和流量控制技術。
【背景技術】
[0004]試樣的X-射線分析是許多工業如醫學、藥物和石油領域內感興趣的發展領域。X-射線螢光、X-射線折射、X-射線光譜學、X-射線成像和其他X-射線分析技術的使用，已導致在幾乎所有科學領域中的知識深刻增大。
[0005]X-射線螢光(XRF)是這樣一種分析技術，其中藉助該分析技術，物質被暴露於X-射線光束，從而確定例如是否存在某些成分。在XRF中，暴露於X-射線的物質中的至少一些元素組成可以吸收X-射線光子，並且產生特徵性的輔助螢光。這些輔助X-射線是物質中的元素組成的特性。在合適的探測和分析時，這些輔助X-射線可以被用來表示一個或者多個元素組成的特徵。XRF技術在許多化學和材料科學領域中具有廣泛應用，其中包括工業、醫學、半導體片評估、石油和法醫。
[0006]如同在石油工業中所需要的一些測量的例子，汙染物在石油原料中的微含量是在石油精煉中的一個眾人皆知的問題。硫是原油流中的常見成分，並且被要求從最終製品中排除它，因為它影響環境，這根據清洗空氣法案由US EPA進行規制。硫對環境有害，並且除去它的費用較高。因此，在精煉過程的早期監控硫含量是重要的。主要出於非監管性、過程控制的原因，精煉工業認為氯和釩汙染物是「壞東西」。氯化物對精煉工業也造成了其中的一個最大問題。根據 The National Association of Corrosion Engineers ( 「NACE」)在2005的論文:「最近，增多的精煉廠數量已經經歷和造成了原油蒸餾裝置塔頂和/或石腦油加氫處理裝置中的極端腐蝕和汙垢。根本的原因被追蹤到氯化物含量達到嚴重峰值」。
[0007]美國專利N0.6，934，359和7，072, 439公開了用於液態試樣分析的單色波長色散X-射線螢光(MWD XRF)技術和系統，這兩個專利在這裡全部引入以作參考並且被轉讓給了X - Ray Optical Systems, Inc.、即本發明的受讓人。而且，名稱為「MOVABLE TRANSPARENTBARRIER FOR X-RAY ANALYSIS OF A PRESSURIZED SAMPLE」 的、共同轉讓的美國專利N0.7，277，527 (它也在這裡全部引入以作參考)解決了這些系統在移動試樣流中所固有的一個特殊問題，如在下面將進一步討論。
[0008]作為這些汙染物的測量系統的一個特殊例子，上面所引用的專利公開了用於確定石油燃料中的元素含量的技術，並且商業化的分析儀(SINDIE)現在已普遍用於例如石油精煉、管線和終端設備中的硫測量。
[0009]XRF流體實驗可以離線地進行，即使用臺式的、實驗室類型的儀器來分析試樣。從它的源(例如，對於燃料而言是從精煉廠或者輸送管線)除去該材料，然後使該材料簡單地沉積在試樣室內，或者使該材料沉積到開有窗口的試樣室中，然後使其沉積到一個室中。離線的臺式儀器不必滿足任何不尋常的操作/壓力/環境/尺寸大小/重量/空間/安全方面的約束，而只需要為人工放置的試樣提供必要的測量精確度。而且，離線儀器在多次測量之間可以方便地得到維護。
[0010]與離線分析形成對比，在線分析在製造過程的各種點上提供了對試樣成分的「實時」監控。例如，所有燃料製品符合硫含量的規則，--在管線內的燃料精煉和輸送期間需要在線監控某些變量。但是，精煉廠和管線中的燃料的在線分析需要考慮許多操作問題，而這些問題通常在離線實驗環境中不存在。需要完全自動化的燃料試樣處理系統，該處理系統幾乎沒有或者沒有人工幹涉或者維護。此外，由於流體在管線中常常處於壓力作用下，因此任何試樣處理系統一定得考慮壓差。這是尤其重要的，因為XRF的X-射線「引擎」(在下面進一步討論)的某些部分在真空中操作。此外，儀器的電子器件需要防爆殼體內的包裝，一一與試樣處理系統相分尚。 [0011]在原油和重質燃料應用的在線分析儀中，試樣流具有不同的粘度，會對以穩定壓力和流動速度將試樣輸送到分析儀中這一要求提出挑戰。氯測量提出了另一個挑戰，因為氯主要存在於水相，其在原油中不能均勻地混合。
[0012]在這些應用中，一個最重要的零件是試樣隔擋件，該試樣隔擋件允許X-射線的光子去激勵流體中的硫原子，並且允許從原子中發射的光子在引擎探測器中被計數，而同時保持X-射線引擎內的真空和流體壓力。X-射線激勵在這個接口處隨著時間的推移和在一些隔擋件材料上會產生硫(或者其他硬質元素)的離子化和吸附，從而導致不良的硫殘餘和隔擋件X-射線透明度的惡化。一般地說，許多XRF應用需要隔擋件來保護引擎以免受到來自試樣材料和/或測量環境的不利界面作用。
[0013]上面所引用的美國專利N0.7，277，527的隔擋件系統呈可移動的隔擋件形狀，對這些問題提供了非常重要和成功的解決方案，其中該可移動的隔擋件以可編程的間隔前進以使窗捲軸的一些部分清潔，但是仍然需要提供使接口保持乾淨的技術，以及使試樣流以理想的速度和一致性移動通過試樣室。
[0014]因此，所需要的是用於處理高粘度試樣的在線X-射線分析系統的、費用較低、且維修保養費用較低的試樣處理技術，該分析系統可以保護X-射線引擎以防受到不利試樣和環境的作用，同時保持接口對試樣的完整性和透明度，從而可以在沒有過多移動零件的情況下進行精確測量。

【發明內容】

[0015]藉助本發明來克服現有技術的缺點並且提供額外優點，本發明在一個方面是涉及一種X-射線分析系統，該系統具有:帶X-射線源的X-射線引擎，該引擎用來產生X-射線激勵光束，X-射線激勵光束被引導到X-射線分析聚焦區域；試樣室，其把試樣流輸送到X-射線分析聚焦區域中；x-射線分析聚焦區域，其設置在試樣分析區域內，該試樣分析區域被限定在該室內；X-射線探測路徑，其收集來自聚焦區域的輔助X-射線並且把輔助X-射線引導至探測器；X-射線透明隔擋件，其位於室的壁上，其中X-射線激勵光束和輔助X-射線通過該X-射線透明隔擋件；以及阻塞結構，其局部地阻塞試樣分析區域，用於在試樣分析區域中和隔擋件上產生試樣流湍動。
[0016]阻塞結構繞X-射線分析聚焦區域和/或試樣分析區域的中心軸線可以不對稱地設置；以及可以是圓形銷。
[0017]在一個實施例中，加熱元件可以被用來加熱試樣流，從而改善試樣流的流動。
[0018]聚焦區域可以是一聚焦點，其由聚焦的X-射線限定出，該聚焦的X-射線來自或者通向位於X-射線激勵路徑和/或X-射線探測路徑中的至少一個聚焦光學器件。聚焦光學器件可以是彎曲的折射光學器件或者多毛細管型光學器件。
[0019]該系統可以包括單色波長實現的XRF分析儀、例如MWDXRF或者ME-EDXRF分析儀。
[0020]該試樣可以包括粘度較低或者較高的、基於石油的製品，該製品需要進行其中的分析物例如一個或者多個元素的測量，該一個或者多個元素從一組中進行選擇:S、C1、P、K、Ca、V、Mn、Fe、Co、N1、Cu、Zn、Hg、As、Pb 和 Se。
[0021]此外，藉助本發明的技術來實現額外的特徵和優點。本發明的其他實施例和方面在這裡被詳細描述並且被作為要求保護的本發明一部分。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]本發明的主題在說明書結尾處的權利要求中被特別地指出，並且明確地要求保護。結合附圖的下面詳細描述使得前述的和其他的本發明客體、特徵和優點顯而易見的，在附圖中:
[0023]圖1是示例性X-射線螢光系統的各個元件的功能框圖；
[0024]圖2是具有示例性試樣室的示例性X-射線螢光源/探測「引擎」的等角投影圖；
[0025]圖3是與具有移動試樣流的試樣室相結合的MWD XRF分析引擎的示意圖；以及
[0026]圖4是動態窗口模塊的等角實體視圖；
[0027]圖5a — b是根據本發明的改進型試樣室的局部橫剖視圖；以及
[0028]圖6是根據本發明原理的歧管，其示出了加熱帶可潛在地應用到輸入試樣流。
【具體實施方式】
[0029]圖1是典型的MWD XRF系統10的功能方塊圖，該系統10用於使試樣受到χ-射線輻射，以產生螢光輻射，然後該螢光輻射可以被探測和分析從而確定試樣的特性。該系統可以包括X-射線源12、第一 X-射線聚焦裝置14、試樣室16、第二 X-射線聚焦裝置18和X-射線探測器20。χ-射線源12例如是χ-射線管，產生了 χ-射線光束22。儘管在整個說明書中使用了 χ-射線，但是本發明可延伸到中子、粒子束或者伽馬射線輻射。光束22藉助一個或者多個χ-射線聚焦光學器件14可以被折射或者聚焦，這些器件在下面將進一步討論。
[0030]在試樣室16內進行測試的試樣可以是需要進行特性測量的任何想要的物質。如果該試樣是靜態的(例如處於離線系統中)，那麼該試樣通常設置在相對平坦的表面、例如X-射線反射平坦表面或者光學反射表面上。試樣如果是固體、液體或者氣體，那麼也可以裝在密閉的容器或者室內，例如密封的容器，其具有X-射線光束可以通過的X-射線透明孔。本發明通常涉及呈流化形式的低粘度或者高粘度試樣(例如，需要移動通過一室的顆粒、粉末、液體、氣體或者基於液體的材料(例如具有顆粒物質的稀漿)，並且它們在該室內會施加一些其他的潛在破裂力或者效應)。
[0031]在受到光束24照射時，室16內的多種試樣組分中的至少一種以這樣的方式被激勵，即該組分發出螢光，換句話說由於X-射線24的激勵而產生了 X-射線26的輔助源。又，由於χ-射線光束26通常是χ-射線的發散光束，因此光束26藉助第二 χ-射線聚焦裝置18(例如與第一 χ-射線聚焦裝置14相類似的裝置)來聚焦，從而產生朝向χ-射線探測器20的χ-射線聚焦光束28。
[0032]χ-射線探測器20可以是成比例的計數器型或者半導體型X-射線探測器(例如，矽漂移探測器，silicon drift detector)或者本領域普通技術人員知道的任何其他合適類型χ-射線螢光探測器。典型地，χ-射線探測器20產生了電信號30，該電信號包括所探測到的χ-射線的至少一些特性，該電信號向前到達分析儀32來進行分析、輸出數據或者其他顯不O
[0033]圖2 示出了上面所引用的、名稱為「X-RAY TUBE AND METHOD AND APPARATUS FORANALYZING FLUID STREAMS USING X-RAYS」的美國專利N0.7072439 的MWD XRF型χ-射線引擎組件110。這是燃料中硫的分析系統的一個示例，並且也採用了單色χ-射線激勵和收集的原理，如同在上面引用的名稱為 「WAVELENGTH DISPERSIVE XRF SYSTEM USING FOCUSINGOPTIC FOR EXCITATION AND A FOCUSING MONOCHROMATOR FOR COLLECTION」 的美國專利N0.6，934，359中提出的一樣。χ-射線引擎組件100 (被示出為它的殼體被拆下)包括χ_射線源組件112、試樣室接口 116和χ-射線探測器組件120。成弧形晶體的、單色且聚焦的光學器件114 (optic,或鏡片)被示為處於激勵路徑(excitation path)中，而另一成弧形晶體的聚焦光學器件118處於探測路徑中。χ-射線源組件112產生了 χ-射線光束122，該光束122藉助χ-射線聚焦光學器件114來聚焦，從而在室組件116內進行測試的試樣上產生聚焦光束124。由試樣激勵室組件116內的試樣的χ-射線輻射所產生的χ-射線螢光產生了 χ-射線螢光光束126。光束126藉助χ-射線聚焦裝置118來聚焦，從而提供聚焦的χ-射線光束128，該光束128朝向χ-射線探測器組件120。
[0034]χ-射線光學器件可以包括例如弧形的晶體單色光學器件，如公開在共同轉讓的美國專利N0.6，285，56,6, 317，483,7, 035，374和7，738，629中的這些；和/或多層光學器件、和/或多毛細管型光學器件例如公開在共同轉讓的美國專利N0.5，192，869,5, 175，755、5，497，008,5, 745，547,5, 570，408和5，604，353中的這些。光學器件/源組合如公開在共同轉讓的美國專利N0.7，110，506,7, 209，545和7，257，193中的這些也是可以使用的。每個上述專利在這裡引入全部作為參考。
[0035]激勵和探測路徑中的典型成弧形的單色光學器件示出在圖2中，圖2是上述SINDIE硫分析儀的引擎結構(engine)。但是，光學器件可以只存在於這些路徑中的一個中，這些路徑仍然需要精確對準。在一個例子中，上述類型中的任何光學器件可以只存在於激勵路徑中，並且探測路徑包括能量發散探測器。這是單色激勵的、能量發散型(di spersive )的χ-射線突光(ME-EDXRF)系統的結構。根據本發明，在線的、單色激勵的、能量發散型的X-射線突光分析儀也可以用於這些應用中。引擎技術(engine technology)公開在例如共同轉讓的、名稱為「XRF SYSTEM HAVING MULTIPLE EXCTAT10N ENERGY BANDS INHIGHLY ALLGNED PACKAGE」 的 PCT 專利公布 N0.TO2009111454 (Al)中，該專利的全部內容在這裡引入以作參考。在一個實施例中，這個技術包括被稱為HD XRF的單色激勵。HD XRF是多元素型的分析技術(mult1-element analysis),該技術在傳統的ED或者WD XRF的基礎上提供了一定提高的探測性能。這個技術應用了現有技術的單色的和聚焦的光學器件，從而能夠實現多個的選擇能量型激勵光束，該光束能有效地激勵試樣中的廣泛範圍的目標元素。單色激勵大大地減小了處於螢光峰下的散射背景，從而大大地提高了元素探測的極限和精確度。HDXRF是直接測量技術，並且不需要耗材或者特殊的試樣製備。使用能夠實現單色的χ-射線激勵技術的改進型在線分析儀(包括但不局限於ME-EDXRF和MWDXRF)的示例說明包括但不局限於下面這些:
[0036]測量的示例元素:S、Cl、P、K、Ca、V、Mn、Fe、Co、N1、Cu、Zn、Hg、As、Pb和 / 或 Se。
[0037]試樣T >混濁點，最大250華氏溫度(deg.F)
[0038]粘度20cSt或者更大
[0039]過濾度:IOOum
[0040]LOD:0.3ppm @ 300s —水性基質
[0041]LOD:0.2ppm @ 300s —經性基質
[0042]分析時間:10 — 900s 一使用者可以調整
[0043]不例範圍:0.2ppm/wt — 3000ppm/wt
[0044](所公開的在線分析儀的一個關鍵好處是，它具有測量有機和無機氯化物這兩者的能力)
[0045]在XRF探測的某些方法中，試樣激勵路徑和探測路徑被保持在惰性氣體氛圍，例如保持在氦氣氛中。但是，惰性氣體的不可用性、尤其在遠程位置上的惰性氣體的不可用性，使得執行這些現有技術的過程不方便。相反，這裡的試樣激勵路徑和探測路徑可以保持真空,並且不需要惰性氣體。例如，圖2所示的系統110的輻射路徑可以保持為真空，例如至少大約15託(torr)。藉助沒有移動零件的文丘裡型泵(venturi pump)可以提供該真空。但是，如果需要並且可以得到的話，那麼例如在壓力作用下，可以加入惰性氣體如氮或者気，並且使它們保持在殼體內。
[0046]使用真空來包封著χ-射線引擎(例如，源、激勵路徑、收集路徑和探測器)會在試樣接口 一在光束124和126的各自焦斑處產生一些問題。在圖2中，通向試樣室116 (在下面進一步討論)中的引擎接口可以由鈹(beryl I ium)或者卡普頓(kapton )窗口隔擋件構成，該隔擋件是結實的並且具有必要的χ-射線透明度。但是，當試樣室和它的工作環境如上述那樣存在一定工作困難，尤其是在在線系統中存在一定工作困難時，需要額外水平或大小的透明度。
[0047]圖3以示意圖示出了示例性MWD XRF型χ-射線分析引擎200與裝有試樣流270的試樣室260相結合的組合裝置。如上所討論的那樣，χ-射線分析引擎可以包括聚焦區域(由激勵和/或探測光學器件來產生)，該聚焦區域需要與試樣室內的試樣相對準。如上所討論的那樣，在一個實施例中，引擎200包括χ-射線源210和探測器250。χ-射線光學器件220和/或240可以設置在引擎的激勵和/或探測路徑中。這些光學器件需要與試樣聚焦區域高度對準，從而在上面討論的探測所需的極限處起作用。
[0048]光學器件220使從源210到試樣室260內的聚焦區域280的激勵χ-射線222進行聚焦和單色化。光學器件240也可以用來使從聚焦區域280到探測器250的輔助螢光X-射線242進行聚焦。激勵X-射線222和螢光χ-射線242通過引擎窗口隔擋件290 (例如鈹)和室隔擋件262，到達室260內的聚焦區域280，並且試樣流270流過該室260。「聚焦區域」在這裡廣義地被使用以表示一個試樣分析區域，其中χ-射線引導到/引導離開該試樣分析區域。在一個實施例中，聚焦區域可以是直徑為I 一 2mm (或者更小)的較小聚焦點，該聚焦點藉助會聚激勵和/或螢光χ-射線來形成。
[0049]在這個附圖中，試樣以試樣流270的形式被送到試樣室中。在這個實施例中，試樣流通過室隔擋件262。試樣室可以是較大流動管系統的一部分，該系統的一部分示出在圖3中，和/或該試樣室可以是具有試樣入口和出口的、相對受局限的空間(如在下面進一步討論的那樣)。因此，術語「試樣室」在這裡廣義地被使用以表示靠近於χ-射線引擎的任何類型的裝置，其中在該裝置內限定有試樣流。術語「通過」在這裡廣泛地使用，表示流或流束(steam)直接地通過或經過聚焦區域或者鄰近於該聚焦區域，其中鄰近要達到足夠的程度以產生在可起作用的χ-射線系統中所需要的激勵和/或螢光χ-射線。
[0050]如上面所討論的那樣，在試樣室隔擋件處的吸附(或吸收)和其他作用會妨礙在這個接口處進行合適測量。參照圖4，改進型的試樣處理裝置或者「動態窗口模塊」310被示出，其中根據上面所引用的美國專利N0.7，277，527，其特別適合於處理在線系統的某些不利條件特性。該裝置包括試樣室320，該試樣室320具有例如顆粒、液體或者氣體的輸入試樣埠 322和輸出試樣埠 324，該顆粒、液體或者氣體移動通過在壓力作用下且需要測量的該系統。該裝置包括可移動的隔擋膜340，該隔擋膜纏繞在供給盤342和收卷盤344(take-up reel)周圍。該隔擋膜如下面進一步討論的那樣延伸通過位於室320 (其與輸入和輸出埠相流體連通)底面處的腔內的試樣孔，並且在試樣室和其他地方將討論的χ-射線引擎之間提供X-射線透明隔擋件。該隔擋件保持與環境(即從該環境取出試樣(例如加壓))的相容性，同時保持χ-射線引擎的完整性，其可能本身處於真空中。
[0051]在所示的實施例中，藉助遠程控制的馬達350可以驅動收卷盤，從而使隔擋膜移動通過室的底表面處的試樣孔。觸發輪352和光電傳感器354可以被用來遠程探測和報告移動量，一一使用連接到計算機網絡的標準連接裝置(未示出)。在這個示例性實施例中，在試樣測量期間，隔擋件的移動可以不是連續的移動，而可以是由不利條件所導致磨損了的隔擋件的局部或者完全「更新」或者「取代」區域，同時保持χ-射線引擎和試樣處理裝置兩者的工作環境。
[0052]根據本發明，以及參照圖5a - b的局部橫剖視圖，本發明設置了改進型試樣室420。如上面那樣，該室包括例如顆粒、液體或者氣體470的輸入試樣埠 422和輸出試樣埠 424，該顆粒、液體或者氣體470在壓力作用下移動通過系統並且在試樣區域460內需要測量。可移動的試樣隔擋件440將室420從χ-射線引擎組件400處(該組件的一些部分沒有被示出，但是可以根據上述技術中的任何一個來實現)分離開。聚焦區域480藉助例如上面所討論過的χ-射線引擎/光學器件被限定，用於分析流過試樣區域460的試樣。在這個例子中藉助埠 422和424的交叉點所形成的試樣區域460被設置在聚焦區域480上。根據本發明，在試樣區域460內的埠的其他未受阻礙的交叉點被局部阻塞結構468所中斷。
[0053]尤其參照圖5b的放大視圖，該阻塞結構468在試樣區域468的上部分顯著地阻止了試樣流動，同時直接鄰近於聚焦區域480和在隔擋件440上導致試樣流動速度的增大，或者在這個區域內產生了試樣湍流。這種試樣流動速度的增大和/或試樣湍流起著衝洗機構的作用，以防止隔擋件440在鄰近於聚焦區域480處發生沉積和/或其它汙染。使用任何合適的物理結構可以構成阻塞結構，以產生所需要的湍流，其成一體地形成在室或者其他地粘附在該室內。圖5a — b所示的結構是倒圓形(例如圓形)銷，該銷被插入到埠 422和424的其他均勻的交叉區域中；但是，阻塞結構可以採用任何合適形狀。還在所示的示例性實施例中，該結構468可不對稱地設置，稍稍地偏離試樣分析區域和/或χ-射線聚焦區域的中心軸線Z，稍稍地偏向輸出埠 424。這種偏離在聚焦區域480上產生了所需要的湍流。此外以橫剖視圖示出了 O形環442，根據上面所引用的美國專利N0.7，277，527，該環有利於在試樣室內的周圍抵靠著隔擋件440進行密封。
[0054]此外，根據本發明，以及參照圖5a，在試樣分析區域之前施加加熱元件490，該加熱元件為例如加熱帶和/或加熱塊和/或任何其他類型的加熱結構的形狀，從而改進進入試樣的溫度。加熱用的高粘度的試樣流，特別有利於在試樣分析區域之前使試樣變薄，從而實現試樣的更加平滑的流動。
[0055]如圖6所示那樣，在試樣流進入上述試樣室中之前，歧管500可以支承著更長的試樣輸入管522，其中沿著該輸入管522可以設置更長長度的加熱帶590。
[0056]在精煉應用場合中，本發明尤其地使用在實時的、在線的試樣流動和分析系統中，用於原油和其他重質燃料中的汙染物監測。藉助實時地測量這些汙染物，燃料精煉廠受益於延長的整體正常運行時間、提高的流程效率和提高的安全性。對於這些應用，本發明的原理可以與2011年6月20日提交的並且其名稱為「ONLINE MONITORING OF CONTAMINANTSINCRUDE AND HEAVY FUELSjAND REFINERY APPLICATION THEREOF」 的共同轉讓的美國臨時專利申請N0.61/498，889的任何公共內容結合使用，該專利申請的全部內容在這裡引入以作參考。
[0057]儘管在這裡詳細地描述了和公開了優選實施例，但是對本領域普通技術人員而言顯而易見的是，在沒有脫離本發明的精神實質的情況下可以進行各種改進、增加、置換等，並且因此這些被認為落入後面權利要求中所限定出的本發明範圍內。
【權利要求】
1.一種X-射線分析試樣處理裝置，其包括: 試樣室，其限定出試樣分析區域，其中在該試樣分析區域內，試樣流在X-射線引擎的X-射線分析聚焦區域附近進行流動； X-射線透明隔擋件，其位於所述試樣室的壁內，用於允許X-射線來自試樣分析區域和/或到達試樣分析區域； 阻塞結構，其局部地阻塞試樣分析區域，用於在試樣分析區域中和隔擋件上產生試樣流湍動。
2.根據權利要求1所述的X-射線分析試樣處理裝置，其特徵在於，阻塞結構繞X-射線分析聚焦區域的和/或試樣分析區域的中心軸線不對稱地設置。
3.根據權利要求1或者2所述的X-射線分析試樣處理裝置，其特徵在於，阻塞結構包括圓形銷。
4.根據權利要求1所述的X-射線分析試樣處理裝置，其與一X-射線分析系統相組合，該X-射線分析系統包括X-射線引擎，該X-射線引擎包括:χ-射線激勵路徑；以及X-射線探測路徑； 其中，X-射線激勵路徑和/或X-射線探測路徑限定了位於所述試樣室內的X-射線分析聚焦區域。
5.根據權利要求4所述的組合裝置，其特徵在於，聚焦區域是一聚焦點。
6.根據權利要求5所述的組合裝置，其特徵在於，聚焦點由聚焦的X-射線限定出，該聚焦的X-射線來自或者通向位於X-射線激勵路徑和/或X-射線探測路徑中的至少一個聚焦光學器件。
7.根據權利要求6所述的組合裝置，其特徵在於，所述至少一個聚焦光學器件是至少一個彎曲的折射光學器件或多毛細管型光學器件。
8.根據權利要求6所述的組合裝置，其特徵在於，所述至少一個聚焦光學器件是至少一個聚焦單色光學器件。
9.根據權利要求8所述的組合裝置，其特徵在於，所述至少一個聚焦單色光學器件是弧形晶體光學器件或者弧形多層光學器件。
10.根據權利要求5所述的組合裝置，其特徵在於，位於X-射線探測路徑中的所述至少一個聚焦光學器件被設置成使得它的輸入聚焦點處於X-射線聚焦點處，並且與X-射線激勵路徑中的至少一個聚焦光學器件的輸出聚焦點相對應。
11.根據權利要求4所述的組合裝置，其特徵在於，X-射線分析系統包括能對單色波長進行分析的XRF分析儀。`
12.根據權利要求11所述的組合裝置，其特徵在於，該分析儀是MWDXRF或者ME-EDXRF分析儀。
13.根據權利要求1所述的X-射線分析試樣處理裝置，其還包括加熱元件，該加熱元件加熱試樣流以改善試樣流的流動。
14.根據前述權利要求任一所述的X-射線分析試樣處理裝置，其特徵在於，該試樣包括基於石油的製品，該製品需要對其中的分析物進行測量。
15.根據前述權利要求任一所述的X-射線分析試樣處理裝置，其特徵在於，進行測量的被分析物是至少一種元素，所述至少一種元素從以下一組中進行選擇:S、Cl、P、K、Ca、V、Mn、Fe、Co、N1、Cu、Zn、Hg、As、Pb 和 Se。
16.根據前述權利要求任一所述的X-射線分析試樣處理裝置，其特徵在於，該試樣流是原油類型的，以及進行測量的被分析物是氯。
17.—種X-射線分析系統，其包括: 具有X-射線源的X-射線引擎，該X-射線源用於產生X-射線激勵光束，所述X-射線激勵光束被引導到X-射線分析聚焦區域； 試樣室，其用於把試樣輸送到X-射線分析聚焦區域，所述X-射線分析聚焦區域設置在被限定於該試樣室內的試樣分析區域中； X-射線探測路徑，其用於收集來自聚焦區域的輔助X-射線並且把輔助X-射線引導至探測器； X-射線透明隔擋件，其位於試樣室的壁上，所述X-射線激勵光束和輔助X-射線通過該X-射線透明隔擋件；以及 阻塞結構，其局部地阻塞試樣分析區域，用於在試樣分析區域中和隔擋件上產生試樣流湍動。
18.根據權利要求17所述的X-射線分析系統，其特徵在於，所述分析系統包括能對單色波長進行分析的XRF分析儀。
19.根據權利要求18所述的X-射線分析系統，其特徵在於，所述分析系統是MWDXRF或者ME-EDXRF分析儀。
20.根據權利要求17— 19任一所述的X-射線分析系統，其特徵在於，進行測量的被分析物是至少一種元素，所述至少一種元素從以下一組中進行選擇:s、Cl、P、K、Ca、V、Mn、Fe、Co、N1、Cu、Zn、Hg、As、Pb 和 Se。
21.根據權利要求17— 19任一所述的X-射線分析系統，其特徵在於，該試樣流是原油類型的，以及進行測量的被分析物是氯。
【文檔編號】G01N23/223GK103733054SQ201280039704
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年8月14日 優先權日:2011年8月15日
【發明者】G·艾倫, S·沙卡肖巴爾, S·謝爾伊安 申請人:X射線光學系統公司