[發明專利]一種薄樣掠射X射線熒光光譜分析系統

無效

• 申請號: 201210188805.4
• 申請日: 2012-06-09
• 公開（公告）號: CN102692426A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 董寧;劉攀超;戴煦;陳君;駱成
• 申請（專利權）人: 深圳市華測檢測技術股份有限公司
• 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

本發明涉及一種光譜分析系統，特別是一種X射線熒光光譜分析系統。

背景技術

X射線熒光（XRF）光譜分析技術是一種測定材料的元素組成的方法，它通過用X射線照射試樣并觀測分析試樣發出的二次熒光X射線來實現。

一般來說，XRF系統包括X射線源（X光管或放射性同位素）和用于檢測從試樣發出的二次X射線并確定其能量或波長的裝置。一定能量或波長的X射線的強度與試樣中的元素含量有關，通過計算機軟件來分析數據并確定含量。

傳統的XRF系統根據其X射線光譜分析方法而分為兩種，一種是能量色散（ED）系統，另一種是波長色散（WD）系統。在能量色散系統中，使用能量色散探測儀，例如固態探測儀或正比計數器，用來確定從試樣發出的光子的能量譜。在波長色散系統中，使用晶體或多層結構從試樣發出的X射線光子中選擇特定的波長。

這些傳統的XRF系統均采用高功率的X射線源對試樣進行直接照射，其缺點是，由于試樣基底的散射效應，使得出射的X熒光噪聲很大，影響了整個分析系統的分辨率。

因此，亟需一種能夠有效減少基底效應的X射線熒光光譜分析系統。

發明內容

本發明提供一種薄樣掠射X射線熒光光譜分析系統，該系統克服了現有技術的缺點，并提供了額外的優點。

本發明的技術方案是：一種薄樣掠射X射線熒光（XRF）光譜分析系統，其特征在于，該系統包括：至少一個X射線源，用于發射初次X射線；布置在X射線源和試樣之間的束調節單元，該束調節單元將X射線源發出的初次X射線濾波為單色光，并整形成條狀；用于放置試樣的樣品載體，樣品載體是光學平坦的，樣品載體處于束調節單元出射的X射線的光路上，樣品載體的平面與X射線的夾角為一掠射角；至少一個X射線探測器，布置在樣品載體的法線方向，接收由試樣產生的熒光X射線；以及控制單元和記錄單元。

所述束調節單元包括濾波器、狹縫、單色器和光欄。

所述濾波器為石英玻璃，所述單色器為天然晶體。

所述樣品載體用作試樣的襯底，樣品載體對試樣為光疏介質。

所述樣品載體的材料為金或鉑。

所述掠射角大于試樣的全反射臨界角，小于樣品載體的全反射臨界角。

所述樣品載體在1mm²的面積內粗糙度小于5nm。

所述試樣是薄樣，厚度小于100nm。

所述試樣為多層薄樣。

所述探測器為高純鍺探測器。

與現有技術相比，本發明所提供的XRF光譜分析系統使用單色條狀X射線束，以掠射的方式照射的試樣上，穿透試樣進入樣品載體的X射線非常少，可以有效的減少基底效應。如采用對試樣為光疏介質的樣品載體，采用介于試樣和樣品載體的全反射臨界角之間的掠射角，則進入樣品載體的X射線進一步減少，反射出的X射線也可以被控制，X射線集中作用與試樣上，使得整個系統的噪聲被降低，分辨率提高。

附圖說明

圖1為本發明薄樣掠射X射線熒光光譜分析系統的結構原理圖。

圖2為本發明薄樣掠射X射線熒光光譜分析系統的試樣附件的光路示意圖。

具體實施例

現在參考附圖描述本發明的實施例。

如圖1所示，本發明提供的一種薄樣掠射X射線熒光（XRF）光譜分析系統包括：?X射線源1，用于發射初次X射線；布置在X射線源和試樣之間的束調節單元，束調節單元包括濾波器2、狹縫3、單色器4和光欄9，束調節單元將X射線源發出的初次X射線濾波為單色光，并整形成條狀；樣品載體8，樣品載體是光學平坦的，試樣7放置在樣品載體8上；由X射線源1發出的X射線通過束調節單元后，以掠射角α照射到試樣上；試樣產生的熒光X射線，由布置在樣品載體的法線方向X射線探測器5接收。圖中，6為參考平面。

如圖2所示，以掠射角α照射到試樣上的X射線，一部分被試樣直接反射，另一部分穿透進入試樣被樣品載體反射，當α很小的時候，穿透進入樣品載體的X射線很少，因此，形成如圖2所示的射線分布，區域Ⅰ和區域Ⅱ為駐波場，其中區域Ⅱ的駐波場作用于試樣，使試樣中的各種元素發射X熒光；區域Ⅲ為干涉波，其強度可以通過改變α進一步調節。

為使系統取得更好的分析效果，可以采用對試樣7為光疏介質的材料（如金或鉑）制作樣品載體8，并保證樣品載體在1mm²的面積內粗糙度小于5nm，以及采用介于試樣和樣品載體的全反射臨界角之間的掠射角α。

本發明提供的XRF光譜分析系統最適合分析厚度小于100nm的薄樣或多層薄樣，對于厚樣或形狀不規則樣品的效果略差。因此需要較為精細的前處理過程。

以上所揭露的僅為本發明的優選實施例而已，不能以此來限定本發明之權利范圍，依本發明申請專利范圍所作的等同變化，仍屬本發明所涵蓋的范圍。