[發明專利]一種X射線源

有效

• 申請號: 201410195467.6
• 申請日: 2014-05-09
• 公開（公告）號: CN103929870A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 郭方準;董華軍;臧侃;侯賓賓;游燕;薛冬冬
• 申請（專利權）人: 大連交通大學
• 主分類號: H05G1/02
• 分類號: H05G1/02;H05G1/30
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李洪福

技術領域

本發明涉及一種X射線發生裝置，特別是一種X射線源。

背景技術

X射線根據其波長范圍，被用于X射線衍射(XRD)或X射線光電子能譜(XPS)。

用于XRD的X射線波長度，接近物質的原子間距，依據布拉格衍射原理，可獲得原子間距和排列周期的信息。XRD是物質結構分析最有效的手段，為解析物質構造和機理發揮了不可替代的作用。用于XPS的X射線波長相對原子間隔較長，其能量和物質的電子能量相當，可以基于光電效應原理而激發出光電子。因此XPS是物質電子狀態分析的重要手段。

物理科學研究的主要目標是探究物質的構造和電子狀態，為此X射線不可缺少，掌握并實現X射線的發射是重要課題。我國目前沒有國產的專門用于XPS的X射線源，這不僅嚴重束縛了我國自然科學研究的發展，也使我國的科學研究受制于國外，難有原創性科研成果。擁有我國自主知識產權的專門用于XPS的X射線源迫不及待。

XPS中最常用的X射線源主要由燈絲、柵極和陽極靶構成。其X射線源的主要指標是強度和線寬，一般采用Kα線，因為它是X射線發射譜中強度最大的。在XPS中最重要的兩個X射線源是Mg和Al的特征Kα射線。傳統的X射線源只有單個陽極靶只能產生一種X射線，在需要另外一種X射線時更換陽極靶，對使用者造成不便；在真空環境中工作時，由于其產生大量的熱量會降低真空環境真空度,真空度降低會減少燈絲的使用壽命并降低XPS實驗結果的準確性；產生的X射線中摻雜有熱電子也會降低XPS實驗結果的準確性。

發明內容

為解決現有技術存在的上述問題，本發明要設計一種能夠在真空中穩定工作的X射線源。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：一種X射線源，包括X射線產生和發射組件、水冷溫控組件和工作電路；

所述的X射線產生和發射組件包括銅棒、陶瓷管、主管、燈絲插座、絕緣短管、高壓接頭、鋁窗蓋板、鋁窗壓板A、鋁窗、鋁窗壓板B、外罩、擋塊、靶頭、燈絲、燈絲固定桿、絕緣調整釘、靶頭連接管、轉接棒、轉接管、陶瓷環、陽極靶A和陽極靶B；所述的陽極靶A和陽極靶B分別位于靶頭的兩個楔形面上，所述的陽極靶A和陽極靶B上分別蒸鍍有Mg層和Al層；所述的鋁窗蓋板以螺釘連接方式將鋁窗固定在外罩上，所述的鋁窗壓板A和鋁窗壓板B將鋁窗分為兩部分，使得陽極靶A和陽極靶B產生的X射線分別從兩側射出；所述的外罩以螺釘連接方式固定在主管上，外罩用于保護燈絲、陽極靶A和陽極靶B，并吸收燈絲和靶頭散發出的一部分熱量傳導給主管；所述的主管用于支撐及保護其內部零件并起到連接過渡作用；所述的擋塊位于燈絲和靶頭前端，用于降低陽極靶A和陽極靶B之間的串擾；所述的靶頭以螺釘連接方式固定在靶頭連接管上；所述的絕緣調整釘是三顆支撐釘、三顆支撐釘沿靶頭連接管的外圍圓周均布，其具有定心作用、可用于調整靶頭軸線的位置；燈絲與燈絲固定桿、轉接棒、轉接管和銅棒依次連接；轉接棒外套有陶瓷環，銅棒外套有陶瓷管，其目的都是保證燈絲與陽極靶絕緣；銅棒與燈絲插座的三個燈絲電極相連，燈絲插座外接電源為燈絲供電；絕緣短管位于高壓接頭前端用于高壓電路的絕緣；

所述的水冷溫控組件包括主管、水冷外筒、水冷內筒、安裝法蘭、靶頭和靶頭連接管，所述的安裝法蘭以螺釘連接方式固定在主管上，安裝法蘭內部循環冷卻水對主管進行冷卻；水冷內筒位于水冷外筒內，水冷外筒與靶頭連接管以焊接方式相連，冷卻水由水冷內筒流入，從水冷外筒流出，通過雙層水冷方式對靶頭進行冷卻；

所述的工作電路包括銅棒、燈絲插座、高壓接頭、燈絲、陽極靶A和陽極靶B；銅棒與燈絲插座的三個燈絲電極相連，燈絲插座外接電源為燈絲供電；高壓接頭外接正高壓Ua＝15kV通過水冷外筒連接到陽極靶A和陽極靶B，冷卻水箱接地，冷卻水本身不僅起降溫水冷的作用，其自身電阻也是整體構造的一部分，起到分壓的作用；燈絲發出熱電子撞擊陽極靶A和陽極靶B，燈絲并聯一路接地，使熱電子形成的電流Ie導入大地；

所述的燈絲插座的接口上設置有安全觸點和安全開關接口，安全觸點和安全開關接口外接監控保護單元用于對工作電路進行自動監控和安全保護，保證使用者的安全及裝置正常運行；安全開關接口上還設置有燈絲一電極、燈絲二電極和燈絲公用電極，這三個電極外接專用電源對燈絲進行供電。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：