专利名称：一种可食性空心胶囊有害成分检测用x荧光光谱仪的制作方法
技术领域：
:本实用新型属于光谱分析仪技术领域，具体涉及一种药用、食用等可食性空心胶囊有害成分(如重金属元素、亚硫酸盐等)检测用的光谱仪。
技术背景:X射线荧光光谱分析(XRF)方法作为物质组成分析的必备方法之一，已经广泛应用于地质、冶金、建材、石油化工、半导体工业、医药卫生、环境保护等领域，也是材料科学、生命科学、环境科学等普遍采用的一种快速、准确而又经济的多元素分析方法。随着技术水平的不断提高，X射线荧光光谱仪正在向自动化、智能化、专业化等方向发展。空心胶囊中有害成分超标引起国内相关部门重视，其中重金属Cr检测标准严格:Cr ^ 2ppm (mg/Kg),其他重金属(以Pb计X 50ppm (mg/Kg),其它有害成分如亚硫酸盐(以SO2 计)(200ppm (mg/Kg)ο采用现有的X射线荧光光谱分析仪对空心胶囊中有害成分进行检测存在以下问题:(I)通常应用于材料分析时，Cr的含量分析范围一般为几ppm至100%，而空心胶囊对Cr的限值要求是2ppm，因此现有的XRF光谱仪无法满足空心胶囊的测试要求；(2)即使是用欧盟RoHS等电子电器产品筛选检测的XRF光谱仪，针对Cr虽然检测精度较高，但检出限也在几PPm以上，无法满足胶囊的测试要求；(3)通常光路较远，源级射线衰减迅速，光强不足导致滤光系统难以优化；
(4)光管探测器均为普通配置，尤其对于低能端元素(Cr等)测量精度不足，对于S元素很难定量分析。基于以上特点，目前常规X射线荧光光谱仪无法应用于空心胶囊中低含量重金属以及亚硫酸盐的定量检测，因此有必要针对常规X射线荧光光谱仪提出一种新设计
实用新型内容
:针对上述问题，本实用新型的主要目的在于提供一种具有特殊光路设计，特制X光管及滤光系统的可食性空心胶囊中有害成分检测用X荧光光谱仪，利用其可快速准确检测各种食用、药用胶囊中铬(Cr)、亚硫酸盐(S02)、以及铅(Pb)、砷(As)、汞(Hg)、镉(Cd)等
重金属元素的含量。为达到上述目的，本实用新型提供一种可食性空心胶囊有害成分检测用X荧光光谱仪，其包括一载物台组件，在载物台组件上固定有X光管组件、探测器组件、准直器组件和胶囊固定环盖，其中所述X光管组件的射线出口朝向胶囊样品的方向，所述探测器组件从正面设置于光管组件的前方且位于胶囊样品的下方，所述准直器组件从侧面伸到X光管组件的前方且位于胶囊样品的下方、探测器组件的上方；所述X光管组件包括一 X光管，所述X光管采用Cu、Co、Ni或Fe之一的靶材；所述准直器组件包括准直器体，准直器体设多组位孔，每组位孔包括一次准直孔和装于其中的一次滤光片，二次准直孔和装于其中的二次滤光片，一次准直孔和二次准直孔的孔位对应；所述一次滤光片采用Al或Ni滤光片，所述二次滤光片采用Al或Al-Mg合金滤光片。如上所述的光谱仪，所述载物台组件包括一载物台底板，在底板上固定有载物台支架，在支架的后方安装所述X光管组件；在载物台支架的上平板之下倾斜地放置探测器组件；上平板的中心处开设有一圆形凹槽，凹槽中放置所述胶囊固定环盖，胶囊固定环盖中的通孔上放置胶囊样品；在载物台支架的左侧或右侧安装准直器组件。所述X光管组件还包括设置在X光管外缘上的散热器、设置在光管端部的风扇、安装在射线出口上的X光管准直器。所述X光管为一侧具有铣平面的半圆形光管，在铣平面上开设有所述射线出口，所述射线出口为一小直径的凸出孔，射线出口旁的铣平面上开设有一开口挖槽。所述准直器组件还包括一安装座，所述安装座固定在载物台底板上，在安装座上固定一电机，电机连接电位器，电位器上连接传动齿轮，传动齿轮和传动齿条哨合，传动齿条的前端连接所述准直器体。所述载物台组件的支架上开设一长条形燕尾槽，准直器体和传动齿条的后端嵌入该燕尾槽内并可在燕尾槽内滑行。所述准直器体上一次准直孔和二次准直孔互成角度，优选其截面呈“V”字型的长条结构，“V”的夹角可固定在45°至135°范围内的某一数值，多个一次准直孔和多个二次准直孔设于“V”的两分叉上，带有一次滤光片的一侧朝向X光管准直器，带有二次滤光片的一侧朝向探测器。所述探测器组件包括探测器支架，安装在载物台底板上，所述探测器固定在探测器支架上，探测器除接收面以外的其他三面均有屏蔽板保护。本实用新型采用金属Cu、N1、Co或Fe等有利于激发轻元素的高纯靶材定制X光管，对低原子序数元素有优良的激发效果；采用Ni滤光片作为一次滤光片，对源级射线中有效激发Cr、S元素的部分衰减较�。圆尘肮馄椎拈碇路渌ゼ跸灾徊捎肁l或Al-Mg合金滤光片作为二次滤光片，可以有效的对低能散射进行滤除，提高峰背比；探测器多面采用屏蔽保护，有效排除了电磁干扰；另外，本实用新型X荧光光谱仪结构合理稳定，胶囊固定环盖的设计新颖实用，多孔位的设计适于对多种元素进行检测，可广泛用于药厂、胶囊生产厂、药品监督管理部门、医院、药品批发市场的各类药用胶囊中铬(Cr)、亚硫酸盐(SO2)及其它重金属含量的检测。
:图1是本实用新型装置的轴测图；图2是本实用新型装置的各组件布置图；图3是本实用新型载物台组件的轴测图；图4是胶囊固定环示意图，中间用于固定样品胶囊；图5是本实用新型X光管组件的轴测图；图6是本实用新型探测器组件的轴测图；图7是本实用新型准直器组件的轴测图一；图8是本实用新型准直器组件的轴测图二 ；[0028]图9是本实用新型准直器体的轴测图；图10为本实用新型光路图。
具体实施方式
:为了详细说明本实用新型的结构、特点及功效，现举以下较佳实施例并配合附图说明如下。如图1和图2所示，本实用新型所提供的光谱分析仪，包括载物台组件10、X光管组件20、探测器组件30、准直器组件40。X光管组件20置于载物台组件的后侧；探测器组件30倾斜地置于载物台组件中；准直器组件40置于载物台组件的左侧或右侧，且位于X光管组件20的前方。如图3所示，载物台组件10包括一载物台底板11，在底板11上固定有载物台支架12，在支架12的后方安装X光管组件20 (参见图1);在载物台支架12的上平板下方和底板11之间倾斜放置探测器组件30 ;本实用新型中，在支架12的上平板的中心开设有一圆形通孔，通孔中放置有一胶囊固定环盖13 (参见图4)，该胶囊固定环盖13的外形尺寸与圆形通孔吻合，使其能够卡在圆形通孔上，胶囊固定环盖13中央开有一个形状和胶囊吻合的通心槽孔131，用于放置胶囊样品；在载物台支架12的左侧或右侧(图示是右侧)安装准直器组件40 (参见图1)。如图5所示，X光管组件20包括X光管21、准直器22、散热器23、风道24和风扇25。其中X光管21用于提供源级射线，准直器22用于准直源级射线。散热器23、风道24及风扇25用于X光管组件的散热。X光管21上具有射线出口，出口上安装准直器22，散热器23固定在光管的外缘上，散热器23采用叶片散热形式，在各叶片之间形成风道24 ;在光管的一端安装有风扇25,与风道24相通。较佳地，本实用新型X光管21特殊制作成为一侧具有铣平面的半圆形光管，在铣平面(图5为上平面)上开设有一射线出口，向内与X光管内部相通，向外用于安装准直器22，为便于准直器22的安装，在射线出口旁边的铣平面上还开设了一开口挖槽26。射线出口最佳为一小直径的凸出孔，凸出铣平面，这样在装配时可方便地插入准直器，更好地防止射线外漏。X光管组件20装配时其铣平面(装配中约定其为正面、前方)固定在载物台组件10的支架12上，且其射线出口位于胶囊固定环盖13的下方并朝向所固定的胶囊样品。为了有效的激发胶囊样品中Cr、S等元素，本实用新型X光管采用金属Cu、N1、Co或Fe等有利于激发轻元素的高纯靶材，对于低能量元素有很好的激发效果，大幅度提高对胶囊中关注元素的激发效率。如图6所示，与现有X荧光光谱仪的构成类似，探测器组件30包括探测器31、探测器固定支架32和屏蔽板33等。其中探测器31用于接收待测样品的元素特殊荧光；探测器固定支架32用于固定探测器31，并通过它将探测器组件30安装在载物台底板11上；探测器31除接收面(图6显示为上面、前面和后面)外，其他三面(图6显示为底面和左、右面)都有屏蔽板33保护使探测器不受干扰(接收面是指没有直接面对干扰源的几个面，所以不用屏蔽，而底面和左、右面由于离电源较近，会产生电磁干扰，所以需要屏蔽)。探测器31的前端(图6显示为正面)设有向外伸出的探测头34用于接收荧光X射线(或称为特征X射线)。探测器组件30设置于光管组件20的前方，其探测头34位于胶囊固定环盖13的下方且朝向所固定的胶囊样品；且光管组件20的射线出口和探测头34在图10所示的光路中。如图7、8、9所示，准直器组件40包括准直器体41、电机42、传动齿条43、电位器44、传动齿轮45和固定在载物台底板11上的安装座46，其中准直器体41包括一次准直孔411、一次滤光片412、二次准直孔413、二次滤光片414 (如图9所示)。安装座46固定在载物台底板11上，用于安装固定准直器组件40 ;在安装座46内固定一电机42，电机42连接电位器44，也固定在安装座46上，电位器44上连接传动齿轮45，传动齿轮45和传动齿条43啮合；传动齿条43的前端连接准直器体41，载物台组件10的支架12上开设一长条形燕尾槽，准直器体41和传动齿条43的后端(图8所示的与齿相对的一端)嵌入该燕尾槽内并可在燕尾槽内滑行；参见图9，准直器体41横截面呈“V”字型结构，“V”的夹角可固定在45°至135°范围内的某一数值，在“V”的两分叉上分别设置有多组孔位，每组孔位包括一次准直孔411和二次准直孔413，一次准直孔411中放置有一次滤光片412，二次准直孔413中放置有二次滤光片414，每组孔位的一次准直孔411和二次准直孔413的孔位上、下对应。装配时，准直器体41从载物台组件支架12的侧面伸入到X光管组件20的前方，且位于胶囊固定环盖13所固定的胶囊样品的下方、探测器31的上方，且一次滤光片412和二次滤光片414在图10所示的光路中。当传动齿条43带动准直器体41移动时，可切换装在不同位置上的不同的滤光片，X光管21发出的源级射线经过一次滤光片412到达样品处，激发位于准直器体41 “V”字中间的胶囊样品而发出特殊荧光，荧光再经过二次滤光片414进入探测器31。为了降低散射背景，提高特征谱峰的峰背比，本实用新型准直器体41中采用Ni滤光片作为一次滤光片，对源级射线中有效激发Cr等重金属元素的部分衰减较�。圆尘肮馄椎拈碇路渌ゼ跸灾徊捎肁l或Al-Mg合金滤光片作为二次滤光片，可以有效的对低能散射进行滤除，提高峰背比。为适应空心胶囊中常见有害成分的检测，本实用新型的准直器体41应包括最少4组优化的滤光片:其中，第一组孔位无滤光片，用以测量SO2，即亚硫酸盐；第二组孔位的一次滤光片为厚度为1 60μηι的Al滤光片,二次滤光片为厚度小于ΙΟμπι的Al滤光片,用以测量Cr元素；第三组孔位的一次滤光片为厚度为100 μ m的Ni滤光片,二次滤光片为厚度小于50 μ m的Al滤光片，用以测量Pb、Hg、As等重金属元素；第四组孔位的一次滤光片为厚度为700 μ m的Ni滤光片，二次滤光片为厚度小于300 μ m的Al滤光片，用以测定Cd元素。滤光片的直径大�。訶光管的射线出口，以及探测器的探测头的口部大小相匹配为准。本实用新型仪器的光路图参见图10，X光管21发出的源级射线经过一次滤光片412到达胶囊样品处，激发位于准直器体41 “V”字中间的胶囊样品而发出特殊荧光，荧光再经过二次滤光片414进入探测器31。由上述说明可知，本实用新型将复杂的构件进行组合模块化设计，可便于安装和维修。准直结构简单，探测器、光管光路系统大幅优化。整机安装时，将所述载物台组件10、X光管组件20、探测器组件30、准直器组件40再配上一外壳，可形成结构紧凑的适于对可食性空心胶囊多种有害成分进行检测的X荧光光谱仪。
权利要求1.一种可食性空心胶囊有害成分检测用X荧光光谱仪，包括一载物台组件，在载物台组件上固定有X光管组件、探测器组件和准直器组件，其特征在于:在载物台组件上还设有胶囊固定环盖，所述X光管组件的射线出口朝向胶囊样品的方向，所述探测器组件从正面设置于X光管组件的前方且位于胶囊的下方，所述准直器组件从侧面伸到X光管组件的前方且位于胶囊的下方、探测器组件的上方； 所述X光管组件包括一 X光管，所述X光管采用Cu、Co、Ni或Fe之一的靶材； 所述准直器组件包括准直器体，准直器体的一次滤光片采用Al或Ni滤光片，二次滤光片采用Al或Al-Mg合金滤光片。
2.如权利要求1所述的光谱仪，其特征在于:所述载物台组件包括一载物台底板，在底板上固定有载物台支架，在支架的后方安装所述X光管组件；在载物台支架的上平板之下倾斜地放置所述探测器组件；上平板的中心处开设有一圆形凹槽，凹槽中放置所述胶囊固定环盖，胶囊固定环盖中设通孔用于放置胶囊；在载物台支架的左侧或右侧安装准直器组件。
3.如权利要求2所述的光谱仪，其特征在于:所述准直器体上设多组位孔，每组位孔包括一次准直孔和装于其中的一次滤光片，二次准直孔和装于其中的二次滤光片，一次准直孔和二次准直孔的孔位对应。
4.如权利要求3所述的光谱仪，其特征在于:所述准直器体截面呈“V”字型，一次准直孔和二次准直孔分设于“V”的两分叉上，准直器体带有一次滤光片的一侧朝向X光管组件，带有二次滤光片的一侧朝向探测器组件。
5.如权利要求4所述的光谱仪，其特征在于:“V”的夹角固定在45°至135°范围内的某一数值。
6.如权利要求1至5任一所述的光谱仪，其特征在于:所述X光管组件还包括设置在X光管外缘上的散热器、设置在光管端部的风扇、安装在射线出口上的X光管准直器。
7.如权利要求6所述的光谱仪，其特征在于:所述X光管为一侧具有铣平面的半圆形光管，在铣平面上开设有所述射线出口，所述射线出口为一小直径的凸出孔，射线出口旁的统平面上开设有一开口挖槽。
8.如权利要求2至5任一所述的光谱仪，其特征在于:所述准直器组件还包括一安装座，所述安装座固定在载物台底板上，在安装座上固定一电机，电机连接电位器，电位器上连接传动齿轮，传动齿轮和一传动齿条啮合，传动齿条的前端连接所述准直器体。
9.如权利要求8所述的光谱仪，其特征在于:载物台组件的支架上开设一长条形燕尾槽，准直器体和传动齿条的后端嵌入该燕尾槽内并可在燕尾槽内滑行。
10.如权利要求1至5任一所述的光谱仪，其特征在于:所述探测器组件包括探测器和探测器支架，探测器支架安装在载物台底板上，探测器固定在探测器支架上；探测器离靠近仪器电源的三面设有屏蔽板。
专利摘要本实用新型涉及一种可食性空心胶囊有害成分检测用X荧光光谱仪，包括一载物台组件，在载物台组件上固定有X光管组件、探测器组件、准直器组件和胶囊固定环盖，其中X光管采用Cu、Co、Ni或Fe之一的靶材，准直器体的一次滤光片采用Al或Ni滤光片，二次滤光片采用Al或Al-Mg合金滤光片。本实用新型结构及光路设计新颖，针对空胶囊中有害成分检测时检出限低，准确度高，适用于对可食性空心胶囊的质量控制和管理中。
文档编号G01N23/223GK203083956SQ20122066349
公开日2013年7月24日 申请日期2012年12月5日 优先权日2012年12月5日
发明者杨李锋, 鲁皖, 丑毅, 李俊奇, 王海燕, 刘铎, 孙斌, 冷衡, 张峰, 梁红玉 申请人:江西纳优科技有限公司
专业数控铣床产品供应商
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