一种高效的X射线荧光光谱仪及其使用方法

一种高效的x射线荧光光谱仪及其使用方法
技术领域
1.本发明涉及光谱检测分析领域，尤其涉及一种高效的x射线荧光光谱仪及其使用方法。


背景技术：

2.x射线荧光光谱仪是用于检测混合物质中元素种类和含量的设备，其基本原理是通过向样品物质发射初级x射线，初级x射线为原子上的电子提供足够的能量使部分电子脱离原子的束缚，电子发生跃迁，跃迁的过程中会将部分能量以二次x射线的形式释放出来，不同元素所释放出来的二次x射线具有特定的能量特性，通过对比该特性可以判断混合物质样品中的元素种类和含量。
3.由于其分析精度高，所需样品简单，固体、粉末、液体样品都可以进行检测分析，因此近年来，x荧光光谱分析在冶金、地质、有色、建材、商检、环保、卫生等多个领域被广泛应用；现有的检测光谱仪对单份样品的检测时间在8～25分钟之间，且大多的光谱仪不能同时对多份样品进行检测分析，如常见的xrf光谱仪，其样品测定位置共有8个放样位，但每次只能分析其中一份样品，测完之后必须人为换样，在使用中存在检测分析总时间长，需要频繁换样的缺点，因此，测定分析效率低，时间长，对测样人员不友好。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种高效的x射线荧光光谱仪及其使用方法，克服现有xrf光谱仪检测分析效率低的缺点。
5.一种高效的x射线荧光光谱仪，包括：产生初级x射线的x射线发生器、分光单元、控制器与xrf工作站，分光单元包括进样系统、分光器、检测器与温控加热器；
6.进样系统包括用于将盛装有试样的试样盒传送至试样室内部的进样器、升降器、旋转器与转盘，升降器设置在旋转器下方，进样器连接在旋转器的上方，转盘通过固定块与进样器连接，试样盒设置在转盘的上部；
7.试样盒包括多个，每个试样盒对应一个分光器与检测器设置且相互独立检测，检测器与控制器通信连接。
8.进一步地，上述试样盒包括盒体、设置在盒体内部的托盘与设置在盒体上部的盖板，托盘与通过轴承转动设置在盒体的底部，托盘上设有弹簧。
9.进一步地，上述分光器包括初级狭缝、衰减器、晶体转换器、分光晶体与次级狭缝，初级狭缝通过光孔与试样室内部的滤光器相连通，衰减器设置在初级狭缝的出光端，分光晶体安装在晶体转换器上，次级狭缝与的出光端与检测器相连通。
10.进一步地，上述xrf工作站包括带有显示器、鼠标、键盘的电脑，电脑通过rs-232c串口与cpu连接，同时电脑还连接有打印机。
11.进一步地，上述控制器包括主板与cpu，cpu安装在主板上，主板分别与分光单元和x射线发生器通信连接，cpu与xrf工作站的电脑连接。
12.进一步地，上述x射线发生器包括x光管、高压转换器和x射线电源，高压转换器分别与x光管、x射线电源连接，x光管通过灯丝与x射线电源连接成完整回路。
13.进一步地，上述检测器包括用于检测重金属的闪烁计数器与检测轻元素的流气正比计数器。
14.进一步地，上述温控加热器设置在试样室内，包括加热器和风扇。
15.进一步地，上述分光器连接有真空系统，真空系统包括真空泵、泄气阀、抽气阀。
16.一种高效的x射线荧光光谱仪的使用方法，采用上述方案，包括以下步骤：
17.s1：将试样盒放在转盘上，转盘由马达驱动旋转并将试样盒带到位于进样口处；
18.s2：试样盒被升降器和进样器带到进样口，进入位于x光管下方的试样室等待检测；
19.s3：电脑上打开软件分析窗口，选择分析组，选择样品位置与样品名称，进行备注；
20.s4：试样在试样室中完成检测分析，分析过程中试样盒由旋转马达驱动旋转；
21.s5：判断检测分析数据，确认检测结果，试样盒从进样口退出试样室。
22.本发明具有以下有益效果：本发明的x射线荧光光谱仪基于传统xrf光谱仪，对光谱仪内部结构进行改变和重新布局，设置多个分光器与检测器，多个试样盒采用均布环形式布置结构，便于盛装多种待检测分析的试样样品，每个试样盒独立对应一个分光器与检测器进行检测分析，可以同时检测分析多个试样样品，极大地提高了检测分析效率，节省了分析时间和人力成本。
附图说明
23.图1为本发明的基本结构正视示意图；
24.图2为本发明光谱仪的工作原理图；
25.图3为本发明中控制器的连接关系图；
26.图4为本发明中分光单元的结构关系图；
27.图5为本发明中进样系统结构的示意图；
28.图6为本发明中试样盒的俯视示意图；
29.图7为本发明中试样盒的内部结构示意图；
30.图8为本发明中分光器工作原理简图。
31.图中：1-x射线发生器；2-分光单元；21-进样系统；211-试样室；212-试样盒；2121-盒体；2122-盖板；2123-托盘；2124-轴承；2125-弹簧；213-进样器；214-升降器；215-旋转器；216-转盘；22-分光器；221-滤光器；2211-光孔；2212-初级狭缝；2213-衰减器；2214-晶体转换器；2215-分光晶体；2216-次级狭缝；2217-闪烁计数器；2218-流气正比计数器；23-检测器；24-温控加热器；25-真空系统；3-控制器；4-xrf工作站；5-试样。
具体实施方式
32.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
33.参考图1至图8，本发明提供了一种高效的x射线荧光光谱仪，包括：产生初级x射线的x射线发生器1、分光单元2、控制器3与xrf工作站4；
34.x射线发生器1包括x光管、高压转换器和x射线电源，高压转换器分别与x光管、x射线电源连接，x光管通过灯丝与x射线电源连接成完整回路的电路，通过x光管产生用于照射试样5的初级x射线。
35.当初级x射线照射在试样5的表面，利用分光单元2可以测得试样5表面发射的各种不同波长的荧光x射线，对比测得的x射线的强度，分析得出元素种类和占比。
36.分光单元2包括进样系统21、分光器22、检测器23与温控加热器24；进样系统21包括用于将盛装有试样5的试样盒212传送至试样室211内部的进样器213、升降器214、旋转器215与转盘216，升降器214设置在旋转器215下方，进样器213连接在旋转器215的上方，转盘216通过固定块与进样器213连接，试样盒212设置在转盘216的上部；试样盒212包括多个，每个试样盒212对应一个分光器22与检测器23设置且相互独立检测，检测器23与控制器3通信连接。
37.试样盒212包括盒体2121、设置在盒体2121内部的托盘2123与设置在盒体2121上部的盖板2122，托盘2123与通过轴承2124转动设置在盒体2121的底部，托盘2123上设有弹簧2125。
38.分光器22包括初级狭缝2212、衰减器2213、晶体转换器2214、分光晶体2215与次级狭缝2216，初级狭缝2212通过光孔2211与试样室211内部的滤光器221相连通，衰减器2213设置在初级狭缝2212的出光端，分光晶体2215安装在晶体转换器2214上，次级狭缝2216与的出光端与检测器23相连通。滤光器221可以过滤掉不需要的特征x射线，以提高检测分析精度；衰减器2213用于调整x射线的强度，保证有足够的能量使原子上的电子发生跃迁；分光晶体2215将具有不同特征的射线分开，便于与相应的光谱对比以区分待检测元素的种类。
39.分光器22连接有真空系统25，真空系统25包括真空泵、泄气阀、抽气阀，真空泵通过管道与抽气阀连接，泄气阀与抽气阀设置在分光器22所在的密闭空间上，当试样5需要在真空环境中检测分析时，开启真空泵与抽气阀、关闭泄气阀，将分光器22所在的密闭空间进行抽真空，检测分析结束后，打开泄气阀，关闭抽气阀。
40.检测器23包括用于检测重金属的闪烁计数器2217与检测轻元素的流气正比计数器2218。
41.温控加热器24设置在试样室211内，包括加热器和风扇，使试样室211内的温度始终保持在35
±
0.3℃。
42.控制器3主要是信息处理和转化的中心，包括主板与cpu，cpu安装在主板上，主板分别与分光单元2和x射线发生器1通信连接，cpu与xrf工作站4的电脑连接；主板连接有i/o系统，i/o系统驱动各种马达，同时区分主板信号与噪音干扰，主板从分光单元2取得各种模拟传感器信号用于计算x射线脉冲、驱动脉冲马达、控制i/o系统、分光单元2和x射线发生器1。
43.xrf工作站4包括带有显示器、鼠标、键盘的电脑，电脑通过rs-232c串口与cpu连接，同时电脑还连接有打印机，电脑上安装有分析软件，在检测分析时可以通过电脑界面进行检测过程的一系列操作和数据处理。
44.一种高效的x射线荧光光谱仪的使用方法，包括以下步骤：
45.s1：将试样盒212放在转盘216上，转盘216由马达驱动旋转并将试样盒212带到位
于进样口处；
46.s2：试样盒212被升降器214和进样器213带到进样口，进入位于x光管下方的试样室211等待检测；
47.s3：电脑上打开软件分析窗口，选择分析组，选择样品位置与样品名称，进行备注；
48.s4：试样5在试样室211中完成检测分析，分析过程中试样盒212由旋转马达驱动旋转；
49.s5：判断检测分析数据，确认检测结果，试样盒212从进样口退出试样室211。
50.以上所述仅为本发明的较优实施例，该实施例不代表本发明的所有可能形式，本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种变形与改进，这些变形与改进仍然在本发明的保护范围内。