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专利名称：一种多通道波长色散荧光光谱仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种光谱仪，特别涉及一种多通道波长色散荧光光谱仪。
背景技术：
波长色散型X射线荧光光谱仪，可广泛应用于水泥、钢铁、冶金、煤炭、石油、高岭土、玻璃、耐火材料、环保、地质、碳材料等行业。目前，国产波长色散型X射线荧光光谱仪的缺点及技术问题主要有1. X射线管向上照射，样品易污染X射线管铍窗，污染后基本无法彻底清理；2. X射线窗口向上，取、放样品时X射线窗口朝向主机外部，不易做好射线屏蔽，易发生射线泄漏事故；3.真空泵站在主机外部，噪声空气污染比较严重；4.真空传动使用的密封结构为动密封，长期使用会发生密封件磨损问题，使真空发生泄漏；5.恒温室隔热 装置有缺陷，恒温室温度易受环境温度影响；6.计数管工作气体密度仅通过压强控制，会与环境压强同步变化。

实用新型内容本实用新型的目的是解决上述技术的不足，提出一种多通道波长色散荧光光谱仪，以解决现有国产波长色散型X射线荧光光谱仪存在的各种问题避免了 X射线管铍窗的污染和射线的泄漏；减轻了对外界环境的污染；大大降低了真空维护成本；增强了仪器对环境温度的适应性，提高了稳定性，降低了对工作环境的要求；增加了远程诊断功能，缩短了投诉响应时间，并降低了维护成本的目的。为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种多通道波长色散荧光光谱仪，包括X射线发生系统、分光系统、探测系统、控制计算机系统和分析工作站系统，X射线发生系统产生的X射线照射到样品上，激发出样品中各待测元素的X射线荧光，进入分光系统，分光系统对待测元素荧光进行分光即单色化，单色化后的待测元素荧光进入探测系统，由探测器将荧光信号转化成电信号，再经多道脉冲高度分析器和控制计算机系统进行荧光谱采集，最后由分析工作站系统进行数据处理，完成对样品的测量。X射线发生系统包括X射线管、X射线管高压电源和X射线管冷却系统，其中X射线管采用向下照射方式，X射线管循环冷却系统采用循环冷却方式。分光系统包括分光室和分光器，共同组成真空测量室，可分析10种元素，每种待分析元素对应一个分光器，每个分光器包括入射准直器、入射狭缝或分光晶体，出射准直器或出射狭缝、晶体角度微调机构。探测系统集成了正比计数管、计数管高压电源、前置放大器和流气密度稳定装置，每个分光器安装一只流气式正比计数管作为X射线探测器，正比计数管的工作气体由机外放置的气瓶提供，正比计数管同与其配套的计数管高压电源、前置放大器、多道脉冲高度分析器一同组成X射线探测装置，流气密度稳定装置包括一次减压阀、二次减压阀、过滤器、密度稳定器、气体密度传感器和气体流量传感器，使正比计数管中的气体密度保持恒定。[0009]控制计算机系统包括主机内置计算机和接口卡，用于完成对各运动部件的顺序控制和模拟量的控制，以及荧光谱的采集。分析工作站系统包括主机外部的计算机系统，接收控制计算机系统的状态数据和谱数据，通过抽象指令指挥控制计算机完成各种状态间的切换，以设置控制计算机的工作参数，分析工作站的最重要的工作是对谱数据进行处理，完成工作曲线的制作和修改，未知样品的测量，以及数据管理。进一步的，光谱仪还包括样品输送系统；样品输送系统将放置样品的自旋机构在取样位和测量位之间传送，采用了双连杆样品传送器，自旋机构使样品在测量时自动旋转，并带有密封装置，使样品被隔离在样品室的真空环境中，自旋机构的驱动方式采用了磁性联轴器。进一步的光谱仪还包括真空发生系统；真空发生系统包括真空泵站和真空管路，真空泵站包括真空泵、样品室截止阀、分光室截止阀、分光室放气阀、真空规和样品室与分光室之间的真空隔离机构，真空泵站与真空测量室之间由真空管路联接。
·[0013]进一步的真空隔离机构采用了磁性联轴器。进一步的光谱仪还包括温度控制系统；温度控制系统以保证分光系统和探测系统工作在恒温室中，所述的温度控制系统包括加热器、风扇组、热交换器，作用为控制恒温室温度，恒温室采用多层隔热装置。采用上述技术，本实用新型的有益效果有I、采用X射线管向下照射方式，彻底避免了粉末压片样品在测试过程中的偶然破裂污染X射线管铍窗的问题；2、X射线窗口朝向主机内部下方，样品由送样系统从取样位传送至测量位,完全避免取样时的射线泄漏事故；3、真空泵站内置，不会对环境产生噪声和空气污染；4、外界与真空室之间的机械传动采用磁性联轴器，不存在动密封，避免了密封件的磨损，不易发生真空泄露；5、恒温室隔热采用组合式多层隔热装置，隔热效果好，恒温室不易受环境温度影响；6、流气密度稳定装置中的密度稳定器为比对式流气密度稳定器，避免计数管工作气体密度受环境温度影响；7、可以对仪器进行远程诊断，只要仪器连接到Internet，本公司的技术人员只要具备上网条件，即可对仪器进行在线诊断，甚至远程配置，使仪器的投诉响应时间大大提前，用户的利益可以得到根本的保障。

图I为本实用新型一种多通道波长色散荧光光谱仪样品测量流程示意图；图2为本实用新型一种多通道波长色散荧光光谱仪的结构示意图；其中1.气瓶；2样品；3. X射线管高压电源；4.X射线管；5.多道脉冲高度分析器；6.控制计算机系统；7.分析工作站系统；8.探测器；9.分光器；10.自旋机构；11.样品传送系统；12.真空泵站；13.自旋机构(测量位)；14. X射线管冷却系统；15.分光室；16.交流稳压电源；17.流气密度稳定装置；18.油路；19.气路；20. X射线管高压通路；21.数据线；22.光路；23.自旋机构运动轨迹；24.真空管路；25.恒温室；26.温度控制系统·
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明，但本实用新型并不限于以下实施例。如图I所示一种多通道波长色散荧光光谱仪样品测量流程示意图，包括X射线发生系统、分光系统、探测系统、控制计算机系统6和分析工作站系统7，X射线发生系统产生的X射线照射到样品2上，激发出样品中各待测元素的X射线荧光，进入分光系统，分光系 统对待测元素荧光进行分光即单色化，单色化后的待测元素荧光进入探测系统，由探测器8将荧光信号转化成电信号，再经多道脉冲高度分析器5和控制计算机系统6通过数据线21连接进行荧光谱采集，最后由分析工作站系统7进行数据处理，完成对样品2的测量。如图2所示的一种多通道波长色散荧光光谱仪的结构示意图；本仪器从外观来看包括仪器主体、机外放置的气瓶I和交流稳压电源16，气瓶装有P-IO气体，为仪器提供工作气体；交流稳压电源16为仪器提供稳定的工作电源。X射线发生系统由X射线管高压电源3、X射线管4和X射线管循环油冷却系统组成，X射线管高压电源3和X射线管4通过X射线管高压通路20连接，X射线管冷却系统14通过油路18与X射线管4连接工作；样品传送系统由自旋机构10、样品传送机构11和自旋机构(测量位)13组成；其中自旋机构10和自旋机构(测量位)13分别表示自旋机构的两个位置，构成了自旋机构运动轨迹23，真空发生系统由真空泵站12和真空通路24组成；分光系统由分光器9和分光室15组成；探测系统由多道脉冲高度分析器(MCA) 5、探测器8和流气密度稳定装置17组成，探测器8和流气密度稳定装置17通过气路19连接工作；温度控制系统26由恒温室25和温度控制系统26组成；X射线发生系统产生的X射线照射到样品2上，激发出样品2中各待测元素的X射线荧光，通过光路22进入3分光系统。X射线发生系统-X射线管4采用50kV 8mA薄铍窗端窗X射线管4，根据不同的应用可选Rh靶、Pd靶或其他靶材，采用向下照射的方式，彻底避免了粉末压片样品在测试过程中的偶然破裂污染X射线管铍窗的问题；X射线管高压电源3采用60kV IOmA高精度X射线管电源3 ；X射线管冷却系统14采用循环油冷却方式。样品输送系统15 :样品传送机构系统15将放置样品的自旋机构在取样位和测量位之间传送，采用了双连杆样品传送器；自旋机构使样品在测量时自动旋转，并带有密封装置，使样品被隔离在样品室的真空环境中，自旋机构的驱动方式采用了磁性联轴器；真空发生系统真空发生系统包括真空泵站12和真空管路24，真空泵站12包括真空泵、样品室截止阀、分光室截止阀、分光室放气阀、真空规、样品室与分光室15之间的真空隔离机构(也称光闸，光闸的驱动机构采用了磁性联轴器)，真空泵站与真空测量室之间由真空管路24联接。分光系统包括分光室15和分光器9，共同组成真空测量室，最多可分析10种元素，每种待分析元素对应一个分光器9，每个分光器9包括入射准直器或入射狭缝、分光晶体(平面晶体或曲面晶体)，出射准直器或出射狭缝、晶体角度微调机构。[0034]探测系统探测器集成了正比计数管、计数管高压电源、前置放大器。每个分光器安装一只流气式正比计数管作为X射线探测器，正比计数管的工作气体由机外放置的气瓶提供，正比计数管同与其配套的计数管高压电源、前置放大器、多道脉冲高度分析器(MCA) 5一同组成X射线探测装置。流气密度稳定装置17包括一次减压阀、二次减压阀、过滤器、密度稳定器、气体密度传感器、气体流量传感器，使正比计数管中的气体密度保持恒定。温度控制系统26 :分光系统和探测系统工作在恒温室中。温度控制系统26包括加热器、风扇组、热交换器，作用为控制恒温室温度，恒温室采用多层隔热装置。控制计算机系统6 :包括主机内置计算机和接口卡，用于完成对各运动部件的顺序控制和模拟量的控制，以及荧光谱的采集。分析工作站系统7 :主机外部的计算机系统，接收控制计算机系统的状态数据和谱数据，通过抽象指令指挥控制计算机完成各种状态间的切换，也可设置控制计算机的工作参数。分析工作站系统7的最重要的工作是对谱数据进行处理，完成工作曲线的制作和 修改，未知样品的测量，以及数据管理，如数据检索、显示、打印、数据趋势图等。综上本实用新型解决了现有波长色散型X射线荧光光谱仪存在的各种问题避免了 X射线管铍窗的污染和射线的泄漏；减轻了对外界环境的污染；大大降低了真空维护成本；增强了仪器对环境温度的适应性，提高了稳定性，降低了对工作环境的要求；增加了远程诊断功能，缩短了投诉响应时间，并降低了维护成本。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求1.一种多通道波长色散荧光光谱仪，包括X射线发生系统、分光系统、探测系统、控制计算机系统和分析工作站系统，所述的X射线发生系统产生的X射线照射到样品(2)上，激发出样品(2)中各待测元素的X射线荧光，进入分光系统，所述的分光系统对待测元素荧光进行分光即单色化，单色化后的待测元素荧光进入探测系统，由探测器(8)将荧光信号转化成电信号，再经多道脉冲高度分析器(5)和控制计算机系统(6)进行荧光谱采集，最后由分析工作站系统(7)进行数据处理，完成对样品(2)的测量；所述的X射线发生系统包括X射线管高压电源(3)、X射线管(4)和X射线管冷却系统(14)，其中X射线管(4)采用向下照射方式，X射线管冷却系统(14)采用循环油冷却方式； —所述的分光系统包括分光室(15)和分光器(9)，共同组成真空测量室，可分析10种元素，每种待分析元素对应一个分光器(9)，每个分光器(9)包括入射准直器、入射狭缝、分光晶体、出射准直器、出射狭缝和晶体角度微调机构； —所述的探测系统集成了正比计数管、计数管高压电源、前置放大器和流气密度稳定装置(17)，每个分光器(9)安装一只流气式正比计数管作为X射线探测器(8)，正比计数管的工作气体由机外放置的气瓶(I)提供，正比计数管同与其配套的计数管高压电源、前置放大器、多道脉冲高度分析器(5) —同组成X射线探测装置，流气密度稳定装置(17)包括一次减压阀、二次减压阀、过滤器、密度稳定器、气体密度传感器和气体流量传感器，使正比计数管中的气体密度保持恒定； —所述的控制计算机系统(6)包括主机内置计算机和接口卡，用于完成对各运动部件的顺序控制和模拟量的控制，以及荧光谱的采集； —所述的分析工作站系统包括主机外部的计算机系统，接收控制计算机系统的状态数据和谱数据，通过抽象指令指挥控制计算机完成各种状态间的切换，以设置控制计算机的工作参数，分析工作站的最重要的工作是对谱数据进行处理，完成工作曲线的制作和修改，未知样品的测量，以及数据管理。
2.根据权利要求I所述的一种多通道波长色散荧光光谱仪，其特征在于所述的光谱仪还包括样品输送系统(11)。
3.根据权利要求2所述的一种多通道波长色散荧光光谱仪，其特征在于所述的样品输送系统(11)将放置样品的自旋机构在取样位和测量位之间传送，采用了双连杆样品传送器，自旋机构使样品在测量时自动旋转，并带有密封装置，使样品被隔离在样品室的真空环境中，自旋机构的驱动方式采用了磁性联轴器；
4.根据权利要求I所述的一种多通道波长色散荧光光谱仪，其特征在于所述的光谱仪还包括真空发生系统。
5.根据权利要求4所述的一种多通道波长色散荧光光谱仪，其特征在于所述的真空发生系统包括真空泵站(12)和真空管路(24)，真空泵站(12)包括真空泵、样品室截止阀、分光室截止阀、分光室放气阀、真空规和真空隔离机构，所述的真空泵站(12)与真空测量室之间由真空管路(24)连接。
6.根据权利要求5所述的一种多通道波长色散荧光光谱仪，其特征在于所述的真空隔离机构采用了磁性联轴器。
7.根据权利要求5所述的一种多通道波长色散荧光光谱仪，其特征在于所述的光谱仪还包括温度控制系统(26)。
8.根据权利要求7所述的一种多通道波长色散荧光光谱仪，其特征在于所述的温度控制系统(26)以保证分光系统和探测系统工作在恒温室中，所述的温度控制系统(26)包括加热器、风扇组、热交换器，作用为控制恒温室温度，恒温室采用多层隔热装置。
专利摘要本实用新型公开了一种多通道波长色散荧光光谱仪，包括X射线发生系统、分光系统、探测系统、控制计算机系统和分析工作站系统，X射线发生系统产生的X射线照射到样品上，激发出样品中各待测元素的X射线荧光，进入分光系统，分光系统对待测元素荧光进行分光即单色化，单色化后的待测元素荧光进入探测系统，由探测器将荧光信号转化成电信号，再经多道脉冲高度分析器和控制计算机系统进行荧光谱采集，最后由分析工作站系统进行数据处理，完成对样品的测量；解决了现有波长色散型X射线荧光光谱仪存在的各种问题避免了X射线管铍窗的污染和射线的泄漏；减轻了对外界环境的污染；大大降低了真空维护成本；增强了仪器对环境温度的适应性。
文档编号G01N23/223GK202599877SQ20122008581
公开日2012年12月12日 申请日期2012年3月9日 优先权日2012年3月9日
发明者刘小东, 范真, 刘明博, 王荣 申请人:深圳市华唯计量技术开发有限公司