[實用新型]用于大氣顆粒單顆粒分析的微束X射線熒光設備

無效

• 申請號: 200920145676.4
• 申請日: 2009-03-20
• 公開（公告）號: CN201477030U
• 公開（公告）日: 2010-05-19
• 發明（設計）人: 孫天希;劉志國;滕玥鵬;楊科
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: G01N15/14
• 分類號: G01N15/14
• 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基于“坪區”毛細管X射線會聚透鏡的微束X射線分析設備。“坪區”毛細管X射線會聚透鏡是利用多毛細管將發散的X射線會聚為帶有“坪區”的微焦斑，“坪區”處X射線強度分布均勻度(強度最大值和最小值之差除以強度平均值)高，且具有較高的功率密度增益(單位面積上強度)，基于“坪區”毛細管X射線會聚透鏡的微束X射線分析設備特別適用于對大氣顆粒物等微小顆粒物進行單顆粒分析。

背景技術

隨著分析技術的發展，人們對大氣顆粒物的研究已從早期的總體顆粒物樣品分析轉到了單顆粒分析。這是因為總體顆粒物樣品分析只能代表樣品中組分的平均效果，而單顆粒分析能夠提供總體顆粒物分析方法無法提供的大量信息；同時，由于單顆粒分析所需樣品量可以很少，所以，進行單顆粒分析時，所需樣品的采樣時間短，這使得對大氣顆粒物短期組分變化的測量更精確。此外，單顆粒分析的數據可以作為人為源或自然源的“指紋”能譜，為大氣顆粒物的源解析提供重要的依據。基于“坪區”毛細管X射線會聚透鏡的微束X射線分析設備在大氣顆粒物單顆粒分析中有著獨特的優勢。因為一般的毛細管X光透鏡是沒有“坪區”的，但此種沒有“坪區”的毛細管X光透鏡焦斑處的X射線強度分布是高斯分布，這不適合于對大氣顆粒物進行單顆粒分析，這是由于毛細管X光透鏡的焦斑直徑大于單顆粒的直徑，所以利用該譜儀對大氣顆粒物進行單顆粒分析時，一個單顆粒的整個體積都浸沒在透鏡焦斑中，眾所周知，即使是大氣顆粒物單顆粒，其中的元素分布也是不均勻的，并且其形狀也不規則，所以，如果毛細管X光透鏡的焦斑處強度分布是不均勻的(如高斯分布)，則得到的單顆粒能譜上特征峰的相對強度因其在焦斑中位置的改變而改變，顯然，這種與單顆粒在焦斑中的位置有關的能譜不能稱為單顆粒的“指紋”能譜。為了獲得真正意義上的大氣顆粒物單顆粒“指紋”能譜，照射在單顆粒上X射線束強度分布要盡量均勻，并且功率密度增益要高。利用“坪區”毛細管X射線會聚透鏡會聚X射線源可以滿足上述要求，現在國際上還沒有該類基于“坪區”毛細管X射線會聚透鏡的微束X射線分析設備。

發明內容

現有的基于毛細管X射線光學器件的微束X射線分析設備都是采用沒有“坪區”的毛細管X射線會聚透鏡，這些設備不適合于對大氣顆粒物進行單顆粒分析。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是，為了保證能夠利用基于毛細管X射線光學器件的微束X射線分析設備獲得大氣顆粒物單顆粒“指紋”能譜，采用基于“坪區”毛細管X射線會聚透鏡的微束X射線分析設備來對大氣顆粒物進行單顆粒分析。

我們設計的“坪區”毛細管X射線會聚透鏡的“坪區”大小在1-60微米范圍內，適用于對0.2-40keV范圍內X射線進行會聚，“坪區”處X射線強度分布均勻度在2％-6％范圍內，“坪區”處功率密度增益的數量級在10²-10³范圍內。

本實用新型的有益效果是，利用基于“坪區”毛細管X射線會聚透鏡的微束X射線分析設備對大氣顆粒物進行單顆粒分析，便于快速獲得元素特征峰相對強度與單顆粒在“坪區”中位置無關的能譜——單顆粒“指紋”譜。

附圖說明

圖1是基于“坪區”毛細管X射線會聚透鏡的微束X射線分析設備；

圖2基于“坪區”毛細管X射線會聚透鏡的示意圖；

圖3是“坪區”毛細管X射線會聚透鏡截面圖。

具體實施方式

參見圖1，基于“坪區”毛細管X射線會聚透鏡的微束X射線分析設備有X射線光源1、“坪區”毛細管X射線會聚透鏡2、針孔光闌3、樣品臺4、顯微鏡5和探測器6組成。X射線光源1發出的X射線經“坪區”毛細管X射線會聚透鏡會聚成帶有“坪區”的微焦斑，利用針孔光闌3濾掉“坪區”外的X射線，樣品在顯微鏡5監視下放在“坪區”中，探測器6探測來自樣品的X射線信號。

參見圖2，“坪區”毛細管X射線會聚透鏡的入口端直徑D_in和出口端直徑D_out與其最大截面的直徑D_max相比，前者較小；“坪區”毛細管X射線會聚透鏡入口焦距f₁和出口焦距f₂可以相等也可以不等；透鏡的長度l根據實驗條件而定。

參見圖3，構成“坪區”毛細管X射線會聚透鏡的單毛細管的直徑是不同的，中間單毛細管的直徑大，外層單毛細管的直徑小，這便于保證“坪區”處具有較高的X射線強度分布均勻度。

下面給出基于“坪區”毛細管X射線會聚透鏡的微束X射線分析設備的實例：基于“坪區”毛細管X射線會聚透鏡和轉靶X射線源微束X射線分析設備的檢測限為20ppm左右，“坪區”毛細管X射線會聚透鏡共有289000根單毛細管構成，在沿垂直于透鏡中心線的方向截面上，每根毛細管的內徑大小不同，在最大橫截面上，外層每根毛細管的內徑約為4微米，中間每根毛細管的內徑約為7微米，在17.4keV能量點，透鏡長度、入口端直徑、出口端直徑、最大截面直徑、入口焦距、出口焦距、“坪區”處X射線強度分布均勻度、“坪區”直徑和功率密度增益分別為67mm、5mm、6mm、9mm、78mm、90mm、3.4％、20和1100。