[實用新型]毛細管X光透鏡共聚焦微區X射線熒光譜儀

無效

• 申請號: 200820139921.6
• 申請日: 2008-10-20
• 公開（公告）號: CN201417256Y
• 公開（公告）日: 2010-03-03
• 發明（設計）人: 劉志國;孫天希;滕玥鵬;丁訓良
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: G01N23/223
• 分類號: G01N23/223
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種使用整體毛細管X光透鏡的共聚焦微區X射線熒光譜儀。它是國際上尚無商品推出的使用整體毛細管X光透鏡的新型科學儀器。用它可以對樣品進行三維無損微區X射線熒光分析。

背景技術

現有的共聚焦X射線熒光普儀，大多數是利用準直管來限制X射線束，眾所周知，采用準直管只不過是起到濾光的作用，將準直管以外的光卡掉，這就大大降低了打在樣品上的X射線強度，從而導致了在進行X射線熒光分析時需要很長的時間，以致影響所測譜的質量，所以在用準直管進行共聚焦X射線熒光分析時，必須用高強度X射線光源。所以，現有的共聚焦X射線熒光譜儀受到光源強度的限制，影響了它們的普及和推廣。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種能夠對材料進行三維無損微區X射線熒光分析的新型科學儀器。

本實用新型的目的通過如下措施實現：該譜儀包括X光源、整體毛細管X光會聚透鏡、整體毛細管X光平行束透鏡、探測器。其特點在于：在光源和樣品臺之間加有一整體毛細管X光會聚透鏡，在樣品臺和探測器之間加有一整體毛細管X光平行束透鏡，當整體毛細管X光會聚透鏡的出口焦斑和整體毛細管X光平行束透鏡的入口焦斑重合時，整體毛細管X光平行束透鏡只能收集到來自該焦斑重合范圍內(或者說“共聚焦微元內”)的X射線信號，所以，當兩個整體毛細管X光透鏡處于共聚焦時，兩透鏡不動，通過移動樣品，就可以實現對樣品的三維無損微區X射線分析。

整體毛細管X光透鏡是利用X射線全反射原理設計成的X射線光學器件，X光在毛細導管中可借助于全反射從導管的一端傳輸到另一端，傳輸過程中，改變了X光的傳播方向。每個整體毛細管X光透鏡是由30-50萬根內徑為3-15微米單玻璃毛細管構成。該類器件的優點是：它可以對全波段的X射線進行聚焦，并且制作工藝簡單、小巧靈便、種類齊全、造價低廉。整體毛細管X光透鏡分為兩類：整體毛細管X光會聚透鏡(其中包括整體毛細管X光半會聚透鏡)和整體毛細管X光平行束透鏡，整體毛細管X光會聚透鏡和整體毛細管X光平行束透鏡是單一的、沒有支撐的多孔玻璃固體，內有多根毛細管；這兩種透鏡沿長度的外形母線和X光導管的外形母線及X光導管的軸線近似為空間二次曲線段、二次曲線段的組合或二次曲線段與直線段的組合，透鏡的母線和X光導管的外形母線的徑向變化對于透鏡的中心軸線是對稱的。整體毛細管X光會聚透鏡可以在大角度大范圍內會聚發散的X光，且將發散的X光會聚成數十微米的微焦斑，從而可以對樣品進行微區掃描，整體毛細管X光會聚透鏡具有10³數量級的放大倍數。整體毛細管X光會聚透鏡的進口截面和出口截面尺寸小于透鏡最大尺寸；進口端截面和X光導管在垂直于透鏡中心軸線方向的截面分別為正六邊形和圓形；進口端截面和出口端截面形狀相同，X光導管沿垂直于透鏡中心線方向的截面尺寸是空間的函數，越靠近兩端，截面尺寸越小。整體毛細管X光平行束透鏡可以對射入的X射線進行匯聚，形成準平行的光束。整體毛細管X光平行束透鏡的出口截面為透鏡的最大尺寸；進口端截面和X光導管在垂直于透鏡中心軸線方向的截面分別為正六邊形和圓形；進口端截面和出口端截面形狀相同，X光導管沿垂直于透鏡中心線方向的截面尺寸是空間的函數，在出口截面是最大值，越靠近入口截面，截面尺寸越小。

整體毛細管X光會聚透鏡和整體毛細管X光平行束透鏡的長度、入口直徑、出口直徑和最大截面的尺寸都是因共聚焦X射線熒光分析研究的特殊要求而特別設計，其中整體毛細管X光會聚透鏡的出口焦斑和整體毛細管X光平行束透鏡的入口焦斑相同，構成透鏡毛細管的內徑和數目以及拉制透鏡采用的材料也因研究項目要求的不同而不同。

本實用新型與現有技術比較具有如下優點：

1.相對于其它共聚焦X射線熒光譜儀所采用的準直管，整體毛細管X光會聚透鏡可以會聚發散的X光，所以，本實用新型采用整體毛細管X光會聚透鏡可以將打在樣品上的X光的功率密度提高數千倍，從而可以對樣品進行微區掃描，同時可以縮短測量時間。

2.相對于其它共聚焦X射線熒光譜儀所采用的準直管，由于在探測器之前又加有整體毛細管X光平行束透鏡，可以對射入X光平行束透鏡的X射線再一次進行會聚，可以形成準平行光。

3.由于整體毛細管X光會聚透鏡有很高的放大倍數，所以，本實用新型可以在低功率光源下進行X射線熒光分析。