一種多靶材x光管的製作方法
2023-05-09 00:35:06 1
專利名稱：一種多靶材x光管的製作方法
技術領域：
本發明涉及X螢光分析儀中X射線光管的技術領域。
背景技術：
目前x螢光分析儀中所使用的x光管都是固定陽極、單一靶材的x光管， 所使用的靶材有銠、銀、鎢、鉬、釔、鉻、金等，但是選擇任何一種靶材都 有它的幹擾元素和測量範圍，使用者只能根據自己的應用範圍來選擇x光管。
因為x光管結構複雜，^介格昂貴，用戶不可能儲備多個不同靶材的光管
自己來更4灸x光管，只能用一支x射線管分析試樣中的全部元素。因此如果
有可以切換耙材的x射線管將會給用戶帶來極大的便利。
另外，X射線管中的靶材面積比較大，面積大約在314腿2~ 1256011112,而 真正有效的面積卻很小，因為電子束打在靶面上的焦點直徑僅為0. 05mm~ 0.8mm之間，這樣採用一面面積較大的靶材導致了靶材材料的浪費。電子束 是以不偏轉的方式射在靶面上的，時間久了會過度使用靶面上的一點，而其 它位置並沒有得到很好的利用，降低了靶面的使用壽命。從下面的圖表2可 以看出不同靶材的X光管的適用範圍，便於使用者在不同情況下進行選擇。
常用的不同把材X光管適用範圍 陽極 重元素輕元素 附註
適用於輕、重元素，RhK系線對Ag，
RhZ=45 良 優
Cd， Pd有幹擾 通常用於重元素的痕量分析，但不
AuZ=79 優 差
包括Au， As,Se用於貴金屬分析，MoK鐠線激發Pt MoZ=42 良 差族元素Li普，並且不幹^尤Rh-Ag的K
系譜線
用於輕元素常規分析，Cr譜線幹擾 CrZ=24 差 優Cr和Mn的測定，對激發Ti和Ca很
有效
雙陽極側窗輩巴
優 優 現用得較少
Sc/Mo; Cr/Au; Sc/W
圖表
發明內容
本發明目的是提供一種由多種靶材構成靶面，且靶面利用率高、增加了 分析範圍、提高了靶面使用壽命的多靶材X光管。
本發明為實現上述技術方案，採用如下技術方案
一種多耙材X光管，包括外殼、高壓油、玻璃管、陰極、陽極靶、陽極、 電子束、X射線、X射線窗口，陰極、陽極分別i殳置在內部形成真空的玻璃 管兩端，陽極靶設置在靠近陰極一端的陽極的端面上，陰極射出的電子束射 到陽極耙上形成X射線，X射線穿過X射線窗口；上述陽極耙由若干個小靶 面組成，位於X射線窗口的外周分布i殳置至少一塊^茲4失和自動光斑定位裝置。
比較好的是，本發明的小靶面的面積為0. 13~314mm2。
比較好的是，本發明的小靶面的材料為銠、銀、鎢、鉬、把、鉻、金其 中的一種。
比較好的是，本發明的若干個小靶面至少有兩種不同材料。 比較好的是，本發明的若干個小靶面被布置成若干個同心圓，中心位置 布置使用頻率較高的耙面，其餘小靶面設置在使用頻率較高的靶面的外周。 本發明中對射出的X射線光斑位置進行定位的自動定位調整裝置，包括狹縫板，設置於X螢光光i普儀樣品臺上，且覆蓋照射區； 所述狹縫板上設有位於照射區內，且互相垂直呈"L"字形的兩條狹縫; 兩個步進電機，分別使得樣品臺沿狹縫方向移動，並記錄樣品臺的位移； 樣品臺移動控制系統，用於控制步進電機移動樣品臺； 光斑感應裝置，設置於狹縫;f反，用於判定光斑與狹縫中心線重合。 作為優選方案，本發明利用X螢光光譜儀的檢測分析系統作為光斑感應
裝置，接收X射線照射狹縫板後產生的X螢光或者透射的X射線並進行分析。 作為優選方案，本發明的光斑自動定位調整裝置X射線照射狹縫板產生
的X螢光的強度，當照射的光斑在狹縫板上移動至狹縫，產生的X螢光強度
最小時，確定光斑與狹縫中心線重合。
作為優選方案，本發明的光斑自動定位調整裝置X射線照射狹縫板所透
射的X射線強度，當照射的光斑在狹縫板上移動至狹縫，透射的X射線強度
最大時，確定光斑與狹縫中心線重合。
作為優選方案，本發明所述狹縫位於照射區的內側邊緣，且寬度不大於
光斑的斑徑。
本發明採用上述4支術方案，與現有技術相比具有如下優點
1、 本發明的靶面由原來的一面改變為若干個小靶面，使得靶面的利用 率得到了提高，同時也改變了 X射線的射出角度，提高了靶面的使用壽命。
2、 本發明為實現若干個靶面都能夠利用起來，在玻璃管的外周布置由 磁鐵形成的磁場，通過場強來改變電子束的入射角度，從而改變原有的單一 入射角度，延長了靶面的使用壽命。但是為了很好的捕捉X射線從玻璃管的 射出位置，在X射線的射出區域i殳置光斑自動定位調整裝置，能夠準確的確 定光斑的起始位置坐標，可精確地對光斑進行定位，同時也能快速地調整光 斑至初始化位置。具有適用範圍廣泛，定位調整迅速精確的優點。
3、 本發明結構簡單，適用範圍廣，不僅適用於固定靶面，還適用於旋 轉靶面。位於殼體與玻璃管之間的高壓油不僅具有散熱的作用，還具有絕緣的作用。
4、本發明由於採取上述技術方案，使得X光管的分析範圍增加了，使 用者採購一件X光管，可以適用於多種場合，本發明在一個靶面上設置包括 多種材料的若干個小靶面，從而極大降低了應用客戶的釆購成本。
圖1是無偏轉的側窗x射線光管的結構示意圖。
圖2是偏轉後的側窗X射線光管的結構示意圖。 圖3是偏轉後的端窗X射線光管的結構示意圖。 圖4是本發明陽極靶的一種結構示意圖。 圖5是本發明自動光斑定位裝置的一種結構示意圖。 圖6是本發明控制電子束髮生偏轉的示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的技術方案進行詳細說明
如圖1、圖2、圖3所示， 一種多靶材X光管，包括外殼9、高壓油10、 玻璃管l、陰極2、陽極靶3、陽極4、電子束5、 X射線6、 X射線窗口 7, 陰極2、陽極4分別設置在內部形成真空的玻璃管1兩端，陽極耙3設置在 靠近陰極2 —端的陽極4的端面上，陰極2射出的電子束5射到陽極靶3上 形成X射線6， X射線6穿過X射線窗口 7;上述陽極靶3由若干個小靶面 31組成，位於X射線窗口 7的外周分布設置至少一塊f茲鐵ll和自動光斑定 位裝置8。
在圖2、圖3中，i茲《鐵11與外殼9之間有一定的間隙，除了上述兩種實 施例外，還可以將磁鐵11直接i殳置在外殼9的外壁上，同樣能夠實現本發 明的有益效果。
如圖4所示，本發明的小耙面31的面積為0. 13~ 314mm2。小乾面31的材料為銠、銀、鴒、鉬、4巴、鉻、金其中的一種。若干個小靶面31至少有 兩種不同材料。
如圖4所示，本發明的若干個小靶面31被布置成若干個同心圓，中心 位置布置使用頻率較高的靶面，其餘小靶面設置在使用頻率較高的靶面的外 周。
如圖5所示，本發明的光斑自動定位調整裝置8，包括 狹縫板320,設置於X焚光光譜儀樣品臺上，且覆蓋照射區； 所述狹縫板320上設有位於照射區內，且互相垂直呈"L"字形的兩條 狹縫；
兩個步進電才幾310,分別^吏得樣品臺202沿狹縫方向移動，並記錄樣品 臺的位移；
樣品臺移動控制系統340，用於控制步進電機310移動樣品臺202; 光斑感應裝置330，-沒置於狹縫板320,用於判定光斑與狹縫中心線重合。
如圖5所示，作為一種實施例，包括X射線發射系統201、樣品臺202 以及檢測分析系統；其中，X螢光光鐠儀的檢測分析系統自身就具備接收X 螢光或者X射線並進行定性分析的能力，因此可利用檢測分析系統作為本發 明所述的光斑感應裝置330,除此之外，本發明所述的光斑定位調整裝置還 包括步進電機310、狹縫板320以及樣品臺移動控制系統340。
本發明利用X螢光光譜儀的檢測分析系統作為光斑感應裝置，接收X射 線照射狹縫板後產生的X螢光或者透射的X射線並進行分析。
本發明的光斑自動定位調整裝置X射線照射狹縫板產生的X螢光的強 度，當照射的光斑在狹縫板上移動至狹縫，產生的X螢光強度最小時，確定 光斑與狹縫中心線重合。
本發明的光斑感應裝置感應X射線照射狹縫板所透射的X射線強度，當 照射的光斑在狹縫板上移動至狹縫，透射的X射線強度最大時，確定光斑與狹縫中心線重合。
本發明的狹縫位於照射區的內側邊緣，且寬度不大於光斑的斑徑。
本發明的樣品臺202上安裝有狹縫板320，為了不影響樣品臺202的平 整性，可將狹縫板，嵌入樣品臺202中。X射線發射系統201的照射光路面 向狹縫才反320,在狹縫板320正面設置的光斑感應裝置330,其感應面也面 向狹縫板320。圖中，照射光路的主光軸成一定角度照射狹縫板320,產生 的X螢光光路由光斑感應裝置330的感應面所接收，然而這僅僅是一個非限 制性的示例，因為本發明領域技術人員很容易知道，實際的照射光路是可以 調整的，產生X螢光的出射角與照射光路的入射角基本相同，此外光斑感應 裝置330的感應面除了可接收產生的X螢光進行分析之外，還可以接收透射 的X射線進行分析，所以光斑感應裝置330並非僅裝置於狹縫板320的正面， 還可以置於其背面安裝於樣品臺202的內部等等。
樣品臺移動控制系統340接收來自於光斑感應裝置330的感應信號，控 制步進電機310驅動樣品臺202移動。在現有技術中，樣品臺的移動主要為 三維移動，除了控制樣品臺的升降至最佳照射距離之外，還能夠在同一個照 射平面內作兩維平移。 一般為了控制簡便，兩維平移分別通過兩個步進電機 進行，此處同樣為現有的公知技術。而本發明中所述光斑定位調整裝置便利 用其中兩維平移。
步進電機310包括垂直步進電機和水平步進電機，分別驅動樣品臺202 在兩個垂直或者水平方向上的移動，並將精確的位移信息反饋給樣品臺移動 控制系統340。實際上樣品臺202相對於X射線發射系統201,進行樣品檢 測以及光斑定位時只在一個兩維的平面上進行移動，兩者之間的距離保持恆 定。另外，現有的X螢光光鐠儀樣品臺在照射檢測中，已經具備精確的移 能力，所以完全可以使用光譜儀原有的傳動機構，而無需另行安裝移動控制 系統以及步進電機。樣品臺202因為在照射平面內移動而可能被X射線照射的區域為照射區，照射區也即X射線光斑可能出現的區域。通常樣品臺的移動總是在兩個方向上進行，其照射區為矩形，但這也僅僅是一個非限制性的示例，本領域技術人員知道，照射區完全可以為任意形狀，完全取決於X螢光光謙儀自身的照射光路以及樣品臺的移動範圍。
狹縫板320設置於樣品臺202上，且覆蓋所述照射區。在狹縫板320上設有位於照射區內，且互相垂直呈"L"字形的兩條狹縫；分別為垂直方向的狹縫以及水平方向的狹縫。這兩條狹縫儘可能的設置於照射區內側的邊緣，以確保光斑的起始位置處於由該兩條狹縫的中心線所構成的直角坐標系的第一象限。
狹縫板320的形狀可根據樣品臺的實際空間進行設置。材質則根據需要進行選擇，比如易於感應X射線激發產生X螢光，這樣被照射之後容易形成較高強度的X螢光，而易於被光斑感應裝置330所接收；或者可阻擋X射線，這樣被照射後在狹縫以外的區域難以透射較明顯的X射線，而易於被光斑感應裝置330所辨別。
如圖6所示，對於本發明在控制電子束偏轉時，採用場強變化的方式。若小耙面位於一個同心圓上時，施加一定的場強即可；如果不止一個同心圓，則需要施加不同的場強，此時通過外接電源對線圈通電，使得線圈產生影響到》茲鐵的磁場，使得電子束產生偏轉，並利用可調電阻來控制i茲場的場強，提高靶面3上若干個小靶面31的利用率，延長X光管的使用壽命。
對於轟擊到靶面3上電子束偏轉，可採用下面兩種方式來實現1、磁場不旋轉用兩個磁鐵形成固定磁場，磁場線的方向與電子束射出起始位置的方向相互垂直，使得電子束在後續運動時發生偏轉，位於靶面3上的若干個小靶面31都可以被電子束轟擊到，提高了靶面的利用率。2、磁場旋轉只有一個磁鐵，磁鐵圍繞靶面3外周旋轉，同樣產生與電子束射出起始位置的方向垂直的磁場線，使得電子束髮生偏轉。另外，上述兩種形式下，可以在陽極上增加轉動機構，使得靶面發生旋轉，增加各個小靼面接受偏轉後電子束轟擊的概率，能夠延長各個小靶面的使用壽命，從而解決了使用者由於X光管結構複雜，價格昂貴，不可能儲備多個不同靶材的光管的問題。
權利要求
1、一種多靶材X光管，包括外殼(9)、高壓油(10)、玻璃管(1)、陰極(2)、陽極靶(3)、陽極(4)、電子束(5)、X射線(6)、X射線窗口(7)，陰極(2)、陽極(4)分別設置在內部形成真空的玻璃管(1)兩端，陽極靶(3)設置在靠近陰極(2)一端的陽極(4)的端面上，陰極(2)射出的電子束(5)射到陽極靶(3)上形成X射線(6)，X射線(6)穿過X射線窗口(7)；其特徵在於上述陽極靶(3)由若干個小靶面(31)組成，位於X射線窗口(7)的外周分布設置至少一塊磁鐵(11)和自動光斑定位裝置(8)。
2、 根據權利要求1所述的多靶材X光管，其特徵在於上述小靶面(31) 的面積為0. 13~ 314mm2。
3、 根據權利要求1所述的多靶材X光管，其特徵在於上述小靶面(31)的材料為銠、銀、鎢、鉬、把、鉻、金其中的一種。
4、 根據權利要求3所述的多靶材X光管，其特徵在於上述若干個小靶 面(31)至少有兩種不同材料。
5、 根據權利要求1所述的多靶材X光管，其特徵在於上述若干個小靶 面(31)被布置成若干個同心圓，中心位置布置使用頻率較高的靶面，其餘 'J 、耙面設置在使用頻率較高的靶面的外周。
6、 根據權利要求1所述的多靶材X光管，其特徵在於上述光斑自動定 位調整裝置(8 ),包括狹縫板，設置於X螢光光鐠儀樣品臺上，且覆蓋照射區； 所述狹縫板上設有位於照射區內，且互相垂直呈"L"字形的兩條狹縫； 兩個步進電機，分別使得樣品臺沿狹縫方向移動，並記錄樣品臺的位移； 樣品臺移動控制系統，用於控制步進電機移動樣品臺；光斑感應裝置，設置於狹縫板，用於判定光斑與狹縫中心線重合。
7、 如權利要求6所述的多耙材X光管，其特徵在於利用X螢光光譜儀 的檢測分析系統作為光斑感應裝置，接收X射線照射狹縫板後產生的X螢光 或者透射的X射線並進行分析。
8、 如權利要求6所述的多靶材X光管，其特徵在於光斑感應裝置感應X 射線照射狹縫板產生的X螢光的強度，當照射的光斑在狹縫板上移動至狹縫， 產生的X螢光強度最小時，確定光斑與狹縫中心線重合。
9、 如權利要求6所述的多靶材X光管，其特徵在於光斑感應裝置感應X 射線照射狹縫板所透射的X射線強度，當照射的光斑在狹縫板上移動至狹縫， 透射的X射線強度最大時，確定光斑與狹縫中心線重合。
10、 如權利要求6所述的多靶材X光管，其特徵在於所述狹縫位於照射 區的內側邊鄉彖，且寬度不大於光斑的斑徑。
全文摘要
一種多靶材X光管，涉及X螢光分析儀中X射線光管的技術領域。一種多靶材X光管，包括外殼、高壓油、玻璃管、陰極、陽極靶、陽極、電子束、X射線、X射線窗口，陰極、陽極分別設置在內部形成真空的玻璃管兩端，陽極靶設置在靠近陰極一端的陽極的端面上，陰極射出的電子束射到陽極靶上形成X射線，X射線穿過X射線窗口；上述陽極靶由若干個小靶面組成，位於X射線窗口的外周分布設置至少一塊磁鐵和自動光斑定位裝置。本發明目的是提供一種由多種靶材構成靶面，且靶面利用率高、增加了分析範圍、提高了靶面使用壽命的多靶材X光管。
文檔編號G01N23/223GK101644689SQ20091018478
公開日2010年2月10日 申請日期2009年8月21日 優先權日2009年8月21日
發明者剛 應, 李玉花 申請人:江蘇天瑞儀器股份有限公司