一種x螢光銅合金測試儀的製作方法
2023-04-22 17:07:31 1
一種x螢光銅合金測試儀的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種X螢光銅合金測試儀，包括激發光源裝置、信號探測裝置、信號處理裝置、計算機以及樣品測試平臺，信號探測裝置中設置有與信號處理裝置連接的探測器，信號處理裝置與計算機連接，激發光源裝置與計算機控制連接，激發光源裝置中設置有X射線發生器，探測器位於X射線發生器激發射線的最佳反射角的位置上，X射線發生器前設置有濾光片選擇裝置和準直器，探測器為SUPER-SDD電製冷探測器。本實用新型的探測器採用SUPER-SDD電製冷探測器，計數效率提高500%，比SI-PIN探測器提高了5倍，使一般樣品在100秒內，可以得到滿意的結果，提高分析元素的靈敏度和檢出限，可測試各類銅合金樣品。
【專利說明】一種X螢光銅合金測試儀
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種分析儀器，特別涉及一種X螢光銅合金測試儀。
【背景技術】
[0002]目前，所使用的X螢光銅合金測試儀，它包括激發光源裝置、信號探測裝置、信號處理裝置、計算機以及樣品測試平臺；其中，激發光源裝置和信號處理裝置分別連接的計算機，該激發光源安裝在靠近測樣裝置的位置，信號探測裝置連接信號處理裝置，樣品測試平臺是用於存放被測樣品。該X螢光銅合金測試儀由於採用S1-PIN探測器，雖然該探測器比傳統的Si(Li)探測器性能有了較大的提高，而且不再採用液氮冷卻方式，使用上更加方便，但該探測器的缺點是對輕元素的探測器比較低，對鎂鋁矽磷硫的靈敏度比較低；而且不能抽真空，因此不能測量輕元素，如Mg、Al、S1、P、S等元素，因此一般只用於銅、鋅、鐵、鉛、鎳、錫等重元素的測量，以及測量鉛黃銅、普通黃銅等對輕元素沒有要求的銅合金樣品，不能用於鋁青銅、矽黃銅等樣品的測量。另外，X射線發生器前不設有濾光片選擇裝置，從而待測樣本的本底較高，降低了分析元素的靈敏度及檢出限，影響了樣品測量結果的精確度。再者，目前的樣品測試平臺的尺寸單一，不能根據需要測試樣品的尺寸而改變測試平臺的測試區域範圍。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的在於針對現有技術的不足和缺陷，提供一種使用方便、精度高、通用性強的X螢光銅合金測試儀，提高分析元素的靈敏度和檢出限，以解決上述問題。
[0004]本實用新型所解決的技術問題可以採用以下技術方案來實現:
[0005]一種X螢光銅合金測試儀，包括激發光源裝置、信號探測裝置、信號處理裝置、計算機以及樣品測試平臺，所述信號探測裝置中設置有與所述信號處理裝置連接的探測器，所述信號處理裝置與所述計算機連接，所述激發光源裝置與所述計算機控制連接，所述激發光源裝置中設置有X射線發生器，所述探測器位於所述X射線發生器激發射線的最佳反射角的位置上，所述X射線發生器前設置有濾光片選擇裝置和準直器，其特徵在於，所述探測器為SUPER-SDD電製冷探測器。
[0006]在本實用新型的一個優選實施例中，所述樣品測試平臺為可變尺寸樣品測試平臺，其包括樣品託板、可更換的樣品託架以及樣品壓環，所述樣品託板上設置有一帶孔的容置槽，所述樣品託架設置在所述容置槽內，所述樣品託架上設置有一供X射線發生器激發射線穿過的測試孔，所述測試孔與所述容置槽的孔相對應，所述樣品壓環將一張6 μ m厚的邁拉膜壓緊在所述樣品託架上。
[0007]在本實用新型的一個優選實施例中，所述可變尺寸樣品測試平臺外圍為樣品室，所述樣品室與一真空系統連接。
[0008]在本實用新型的一個優選實施例中，所述信號處理裝置包括與所述探測器連接的放大器以及與所述放大器連接的模數轉換器。[0009]在本實用新型的一個優選實施例中，所述SUPER-SDD電製冷探測器上設置有USB接口、RS232串口、乙太網通信接口。
[0010]在本實用新型的一個優選實施例中，在所述信號處理裝置還設有與模數轉換器連接而獲取多道數據的單片機。
[0011]在本實用新型的一個優選實施例中，所述計算機設有USB接口、RS232串口、乙太網通信接口，所述單片機通過USB接口把獲取的多道數據傳輸給計算機。
[0012]在本實用新型的一個優選實施例中，在所述可變尺寸樣品測試平臺的底部還設置
有一攝像頭。
[0013]在本實用新型的一個優選實施例中，所述計算機上還連接有輸出設備。
[0014]在本實用新型的一個優選實施例中，所述輸出設備包括顯示器和印表機。
[0015]本實用新型的工作原理如下:
[0016]X射線發生器發出X射線激發樣品，使樣品中各個元素的原子中的核外電子(特別是K層電子)受激發而放出，並且在原來位置產生一個空穴，此時外層電子(特別是L層電子)就會填充這個空穴位置，多餘的能量就以特徵X射線的形式放出，這些特徵X射線進入探測器產生脈衝信號，經過前置放大器送入脈衝數字譜儀放大器，經脈衝數字譜儀放大器的放大與脈衝成形，送入模數轉換器，模數轉換器將模擬信號轉換成數字量，送入計算機接口，軟體通過控制接口電路來進行譜數據的採集與控制。
[0017]由於採用了如上的技術方案，本實用新型的探測器採用SUPER-SDD電製冷探測器，其最低解析度達到125ev，計數效率提高500%，該SUPER-SDD電製冷探測器對鋁、矽等元素的探測效率比S1-PIN探測器提高了 5倍，使一般樣品在100秒內，可以得到滿意的結果，提高分析元素的靈敏度和檢出限。本實用新型具有分析速度快、使用方便、精度高、成本低、故障率低、測量時間短的優點，可分析元素周期表中由鈉(Na)到鈾(U)之間的全部元素，完全達到了預期的目的，而且可檢測各種類型的銅合金，如鉛黃銅、鋁青銅、錫青銅、普通黃銅、紫銅等樣品，樣品形態可以是塊狀、線狀、碎屑狀、粉末狀、液體等，無需進行專門制樣，可以直接測量。另外，樣品測試平臺為可變尺寸樣品測試平臺，可以根據需要測試的樣品的尺寸而改變測試平臺的測試區域範圍，增加本實用新型的通用性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1是本實用新型一種X螢光銅合金測試儀的原理框圖。
[0020]圖2是本實用新型的激發探測示意圖。
[0021]圖3是本實用新型的可變尺寸樣品測試平臺安裝後的結構示意圖。
[0022]圖4是本實用新型的可變尺寸樣品測試平臺的安裝結構示意圖。
【具體實施方式】
[0023]為了使本實用新型實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本實用新型。
[0024]參考圖1和圖2，本實用新型的X螢光銅合金測試儀，包括激發光源裝置、信號探測裝置、信號處理裝置、計算機400以及可變尺寸樣品測試平臺500。該信號探測裝置設有SUPER-SDD電製冷探測器100，SUPER-SDD電製冷探測器100與探測器電源110連接。在信號處理裝置中設有與SUPER-SDD電製冷探測器100連接的放大器200a以及與放大器200a連接的模數轉換器200b。其中，該SUPER-SDD電製冷探測器100是美國AMPTEK公司最新開發研製的具有高解析度、高計數率的SUPER-SDD電製冷探測器100，需要在低溫下(_40°C)工作，低溫需要由半導體製冷方式提供。該SUPER-SDD電製冷探測器100無需液氮冷卻，Be(鈹窗)厚度為7.5微米，對55Fe5.9keV的X射線在計數率為1000CPS時的解析度為125eV。並且對輕元素Na、Mg、Al、S1、S等具有高靈敏度與解析度，使一般樣品在200秒內，可以得到滿意的結果。
[0025]激發光源裝置包括高壓電源310、高壓電源上連接的X射線發生器330和數碼控制器320，其中，以高壓50KV的正高壓X射線發生器330作為激發源，該X射線發生器330採用Be (鈹)窗厚度為75微米的韌致輻射型、低功率、自然冷卻、高壽命的X光管，並根據實際應用需要選擇靶材，如供選擇的靶材為=Rh (銠靶)，Ag (銀靶)，W (鎢靶)等。本實用新型中，在X射線發生器330前增加了濾光片選擇裝置340，用於降低待測元素的本底，提高分析元素的靈敏度及檢出限。該濾光片選擇裝置340採用合適的濾光片，可以提高特定元素的分析靈敏度，使分析下限達到PPM級。本實施例中配備5個濾光片以適應不同的分析要求。在X射線發生器330前安裝有準直器350，可以針對不同行業的樣品，選擇合適的準直器350及激發條件，使儀器的適應性更寬廣，從X射線發生器330產生的初級X射線331通過濾光片及準直器350後直接激發可變尺寸樣品測試平臺500上的樣品，通過選擇激發條件更能獲得最佳的分析結果。
[0026]數碼控制器320連接計算機400，在計算機400上還連接有輸出設備，該輸出設備包括顯示器410和印表機420。為了減少數據接口連結的複雜性，降低故障率，在信號處理裝置設有與模數轉換器200b連接並能夠獲取多道數據的單片機，計算機400設有USB接口、RS232串口、乙太網通信接口，該單片機通過USB接口把獲取多道數據的分析結果傳輸給計算機400進行顯示及統計。
[0027]X光管採用正高壓激發，激發與測試條件採用計算機軟體數碼控制與顯示。在激發光源裝置中，高壓電源310的電壓與電流採用軟體自動數碼控制及顯示，X射線穩定度:
0.3%/8小時，電壓範圍:0V至50kV連續可調，電流範圍:0mA至ImA連續可調。
[0028]激發光源裝置採用獨特的倒置直角光學結構設計(如圖2所示)，SUPER-SDD電製冷探測器100處於X射線發生器330激發射線的最佳反射角的位置上，便於SUPER-SDD電製冷探測器100接受反射的射線。
[0029]結合圖3和圖4所示，可變尺寸樣品測試平臺500包括樣品託板510、可更換的樣品託架520以及樣品壓環530，可變尺寸樣品測試平臺500由電機700驅動。樣品託板510上設置有一帶孔511的容置槽512，樣品託架520設置在容置槽512內，樣品託架520上設置有一供X射線發生器330激發射線穿過的測試孔521，測試孔521與容置槽512的孔511相對應，樣品壓環530將一張6 μ m厚的邁拉膜壓緊在樣品託架520上，以防止樣品粉末或碎屑掉入儀器測量室內部。可變尺寸樣品測試平臺500可容納各種尺寸的金屬樣品及粉末、鍍層等樣品，可以適應各種類型的異形樣品的測試，其中樣品託架520上的測試孔521直徑為可變化，一般有直徑Φ 10mm、Φ 15mm、C>20mm、C>25mm、C>30mm多種選擇，可以根據用
戶需要進行臨時搭配使用，通用性強。
[0030]為了便於觀察樣品的形狀及位置，在可變尺寸樣品測試平臺500的底部還設置有一攝像頭360。可變尺寸樣品測試平臺500外圍為樣品室，樣品室與一真空系統600連接，可由軟體自動控制，無需人工操作。
[0031]本實用新型工作時，放置測量樣品於可變尺寸樣品測試平臺500的測試位置上，X射線發生器330發出初級X射線331經過濾光片及準直器350後激發測量樣品，使測量樣品中各個元素的原子中的核外電子(特別是K層電子)受激發而放出，並且在原來位置產生一個空穴，此時外層電子(特別是L層電子)就會填充這個空穴位置，多餘的能量就以特徵X射線332的形式放出，這些特徵X射線332進入SUPER-SDD電製冷探測器100產生脈衝信號，經過前置放大器送入脈衝譜儀放大器，經脈衝譜儀放大器的放大與脈衝成形，送入模數轉換器200b，模數轉換器200b將模擬信號轉換成數字量，送入計算機400接口，軟體通過控制接口電路來進行譜數據的採集與控制。X螢光分析軟體通過對各種特徵X射線332能量的分析可以得到定性的結果，也即知道樣品含有何種元素，再通過對特徵X射線332的強度計算與分析，最終完成樣品中各元素含量的分析與列印，從而實現生產的質量控制。
[0032]通過現場實際分析結果驗證，本實用新型具有分析速度快、使用方便、精度高、成本低、故障率低、測量時間短的優點，可分析元素周期表中由鈉(Na)到鈾(U)之間的全部元素，完全達到了預期的目的。分析樣品時，一般只要100-200秒即可給出各個元素的含量，而且可檢測各種類型的銅合金，如鉛黃銅、鋁青銅、錫青銅、普通黃銅、紫銅等樣品，樣品形態可以是塊狀、線狀、碎屑狀、粉末狀、液體等，無需進行專門制樣，可以直接測量。
[0033]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特徵和本實用新型的優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和範圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型範圍內。本實用新型要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.一種X螢光銅合金測試儀，包括激發光源裝置、信號探測裝置、信號處理裝置、計算機以及樣品測試平臺，所述信號探測裝置中設置有與所述信號處理裝置連接的探測器，所述信號處理裝置與所述計算機連接，所述激發光源裝置與所述計算機控制連接，所述激發光源裝置中設置有X射線發生器，所述探測器位於所述X射線發生器激發射線的最佳反射角的位置上，所述X射線發生器前設置有濾光片選擇裝置和準直器，其特徵在於，所述探測器為SUPER-SDD電製冷探測器。
2.如權利要求1所述的一種X螢光銅合金測試儀，其特徵在於，所述樣品測試平臺為可變尺寸樣品測試平臺，其包括樣品託板、可更換的樣品託架以及樣品壓環，所述樣品託板上設置有一帶孔的容置槽，所述樣品託架設置在所述容置槽內，所述樣品託架上設置有一供X射線發生器激發射線穿過的測試孔，所述測試孔與所述容置槽的孔相對應，所述樣品壓環將一張6 μ m厚的邁拉膜壓緊在所述樣品託架上。
3.如權利要求2所述的一種X螢光銅合金測試儀，其特徵在於，所述可變尺寸樣品測試平臺外圍為樣品室，所述樣品室與一真空系統連接。
4.如權利要求2所述的一種X螢光銅合金測試儀，其特徵在於，所述信號處理裝置包括與所述探測器連接的放大器以及與所述放大器連接的模數轉換器。
5.如權利要求2所述的一種X螢光銅合金測試儀，其特徵在於，所述SUPER-SDD電製冷探測器上設置有USB接口、RS232串口、乙太網通信接口。
6.如權利要求2所述的一種X螢光銅合金測試儀，其特徵在於，在所述信號處理裝置還設有與模數轉換器連接而獲取多道數據的單片機。
7.如權利要求6所述的一種X螢光銅合金測試儀，其特徵在於，所述計算機設有USB接口、RS232串口、乙太網通信接口，所述單片機通過USB接口把獲取的多道數據傳輸給計算機。
8.如權利要求2所述的一種X螢光銅合金測試儀，其特徵在於，在所述可變尺寸樣品測試平臺的底部還設置有一攝像頭。
9.如權利要求2所述的一種X螢光銅合金測試儀，其特徵在於，所述計算機上還連接有輸出設備。
10.如權利要求9所述的一種X螢光銅合金測試儀，其特徵在於，所述輸出設備包括顯不器和印表機。
【文檔編號】G01N23/223GK203732474SQ201420072410
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年2月20日 優先權日:2014年2月20日
【發明者】郭曉明, 蘇建平, 周偃, 時玲 申請人:上海精譜科技有限公司