[實用新型]直線驅動式X射線單色器及X射線熒光光譜儀

有效

• 申請號: 201520136737.6
• 申請日: 2015-03-10
• 公開（公告）號: CN204537711U
• 公開（公告）日: 2015-08-05
• 發明（設計）人: 范真
• 申請（專利權）人: 深圳市禾苗分析儀器有限公司
• 主分類號: G21K1/06
• 分類號: G21K1/06;G01N23/223
• 代理公司: 廣東國暉律師事務所 44266
• 代理人: 鄧鉅明

技術領域

本實用新型涉及X射線熒光光譜儀技術領域，特別公開一種直線驅動式X射線單色器及X射線熒光光譜儀。

背景技術

XRF，即X射線熒光光譜分析(X?Ray?Fluorescence)。一臺典型的X射線熒光光譜儀(XRF)由激發源(X射線管)和探測系統構成。X射線管產生入射X射線(一次X射線)，激發被測樣品。受激發的樣品中的元素會發射出二次X射線即特征熒光，并且不同的元素所發射出的二次X射線具有特定的能量特性和波長特性。探測系統測量這些放射出來的二次X射線的能量及強度。

將光源發出的光單色化成所需要的單色光的器件稱為單色器，是從光源發射的波長連續的光譜中選擇某一波長的光的光學系統。傳統的單色器由入射狹縫、準直鏡、色散元件、物鏡和出射狹縫構成。其中色散元件是關鍵部件，作用是將復合光分解成單色光。入射狹縫用于限制雜散光進入單色器，準直鏡將入射光束變為平行光束后進入色散元件。物鏡將出自色散元件的平行光聚焦于出口狹縫。出射狹縫用于限制通帶寬度。

X射線單色器是利用晶體衍射作用以取得單色X射線束的裝置。目前，用來將X射線管所發出的連續波長的X射線進行單色化的裝置，多為固定式的平面或凹面晶體，晶體是固定不動的，每個裝置只?能得到一種波長的單色X射線。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供直線驅動式X射線單色器，其通過直線驅動控制入射狹縫與彎曲晶體的間距，來實現選擇單色化后的X射線的不同波長，一套單色器可以實現連續波長的X射線的單色化。

本實用新型的另一個目的在于提供一種X射線熒光光譜儀，其采用直線驅動式X射線單色器，可大大提高X射線激發效率、降低探測器接收到的熒光譜的背景噪聲。

本實用新型提供一種直線驅動式X射線單色器，包括入射狹縫，色散裝置和出射狹縫，其中，所述的色散裝置包括：

第一軌道，用于彎曲晶體在其上順序移動，其起點位置設有入射狹縫；

第二軌道，其上設有出射狹縫，用于出射狹縫在其上順序移動，第二軌道的起點位置和彎曲晶體在第一軌道上耦合；

固定桿，用于固定彎曲晶體，其起點位置固設有彎曲晶體，另一端與第一支臂、第二支臂耦合；

第一支臂，連接于第一軌道的起點位置與固定桿的端點位置；和

第二支臂，連接于第二軌道的出射狹縫位置與固定桿的端點位置；

第一支臂、第二支臂和固定桿在固定桿的端點位置耦合，第一支臂、第二支臂和固定桿的長度相同，均為彎曲晶體的曲率半徑；

第一軌道上設有用于帶動彎曲晶體順序移動的第一滑塊，第一滑?塊由第一電機驅動；

第二軌道上設有用于帶動出射狹縫順序移動的第二滑塊，第二滑塊由第二電機驅動；

第一電機和第二電機保持步調一致；

隨著彎曲晶體在第一軌道上順序移動，相對應地，出射狹縫在第二軌道上順序移動，并且入射狹縫、彎曲晶體和出射狹縫始終位于以固定桿、第一支臂、第二支臂三者的耦合端為圓心，以彎曲晶體的曲率半徑為半徑的同一虛擬的羅蘭圓上。

彎曲晶體對X射線的聚焦式衍射必須同時滿足羅蘭條件和布拉格衍射條件。羅蘭條件要求入射狹縫、彎曲晶體衍射中心和出射狹縫應處在同一個半徑為R的羅蘭圓上，且R為彎曲晶體的曲率半徑。布拉格衍射條件要求X射線反射應服從布拉格公式：

2d?sinθ＝nλ??式(1)

式(1)中，d為彎曲晶體的晶面間距，單位納米nm；

θ為衍射角，衍射角θ＝入射角θ₁＝出射角θ₂；

n為衍射級數，為大于等于1的整數，一般只考慮n＝1；

λ為被單色化的X射線波長，單位納米nm。

同時，在羅蘭圓中，存在如下關系：

sinθ＝N/(2R)??式(2)

式(2)中，R為羅蘭圓半徑；

N為入射狹縫A和彎曲晶體點S間的距離。?

將式(2)代入式(1)中，即可得到：

選擇不同的入射狹縫與彎曲晶體的間距N，可在出射狹縫處獲得不同的單色化后某一定固定波長λ的X射線，兩者的關系滿足：

N＝Rnλ/d??式(3)

式(3)中，N為入射狹縫與彎曲晶體的間距；λ為被單色化的X射線波長；d為彎曲晶體的晶面間距；n為衍射級數，為大于等于1的整數；R為彎曲晶體的曲率半徑，也即是羅蘭圓半徑。

當使用的彎曲晶體的晶面間距為d，羅蘭圓半徑為R時，如果需要在出射狹縫B處得到波長為λ的X射線，只需使步進電機運動到N滿足式(3)中條件即可。