[發明專利]X射線熒光光譜儀的分光光路自動調試與校正系統及方法

在審

• 申請號: 201711447124.4
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108152313A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 李瑞;周超;宋春苗;胡學強;袁良經;劉明博;胡少成
• 申請（專利權）人: 鋼研納克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: 北京中安信知識產權代理事務所(普通合伙) 11248
• 代理人: 李彬;張小娟

本發明涉及一種用于順序式波長色散X射線熒光光譜儀的分光光路自動調試與校正系統及方法。系統包括操作界面模塊、晶體架控制模塊、測角儀θ軸與2θ軸高精度步進電機控制模塊、探測器數據采集模塊、數據圖像處理模塊；系統選擇被測元素譜線作為標定測角儀的基準譜線，通過布拉格方程計算出晶體掠射角與探測器出射角，將測角儀的θ軸與2θ軸旋轉到指定位置，通過控制安裝在θ軸與2θ軸的步進電機、晶體架、探測器實現對晶體與探測器位置的自動調整，獲得晶體校正因子，從而對晶體掠射角與探測器出射角進行校正。本發明實現對分光光路的遠程自動調試，保護調試人員免受X射線輻射，減少對調試人員調試經驗的依賴，提高調試效率與精度。

技術領域

本發明屬于X射線熒光光譜儀技術領域，涉及一種用于順序式波長色散X射線熒光光譜儀的分光光路自動調試與校正系統及方法。

背景技術

順序式波長色散X射線熒光光譜儀是一種對元素含量進行精確分析的精密儀器，具有分析時間短，元素檢測范圍廣，分析樣品種類多，不破壞分析樣品等特點，廣泛應用與石油化工，建筑材料，金屬和無機非金屬材料、陶瓷、文物鑒定、生物材料、藥物半導體等領域。分光光路是波長色散熒光光譜儀的核心部件，對儀器的性能好壞起著至關重要的作用。分光光路包括一級準直器、晶體、二級準直器和探測器，安裝在光譜儀的真空腔體中，其原理是光管產生的X射線激發被分析樣品產生X射線熒光，X射線熒光經過一級準直器變為平行光，以固定的角度照射到晶體上，入射的X射線熒光經過晶體分光后，通過二級準直器變為平行光進入探測器，探測器采集X射線熒光強度經過處理分析，最終獲得被測樣品中元素的種類與含量。

分光光路是根據晶體的布拉格衍射模型(如圖1所示)設計出來的，晶體色散原理符合布拉格定律：

nλ＝2dsinθ

式中，n為衍射級數；λ為熒光X射線波長；θ為晶體掠射角；d為晶面間距。對于特定的元素譜線，衍射級數n和熒光X射線波長λ是固定不變的，對于指定的晶面間距d是固定不變的，當晶體掠射角θ滿足布拉格方程時，在出射角2θ處探測器才能采集到熒光強度。

從布拉格衍射模型中可以看出，在測量X射線熒光8時，晶體7和探測器6的轉動角度分別為θ和2θ，晶體7和探測器6分別安裝在測角儀的θ軸與2θ軸上，控制θ軸與2θ軸使其始終為2倍關系。

順序式波長色散X射線熒光光譜儀區別于固定道波長色散X射線熒光光譜儀，當測量不同的元素時，需要選擇合適的分光晶體，并通過晶體切換裝置將晶體切換到分光光路中，分光光路中的晶體和探測器需要根據布拉格方程計算得到的角度進行旋轉，所以需要對搭載晶體的測角儀θ軸與搭載探測器的測角儀2θ軸進行標定。傳統的調試方法是通過水平角度測量儀對測角儀θ軸與2θ軸進行標定，再通過旋轉晶體調整螺絲實現對θ軸的精確標定，2θ軸則不再進行精確標定。開啟X射線時必須關閉防護蓋，否則逸出的X射線會對人體造成傷害。晶體安裝在光譜儀的腔體中，旋轉晶體調整螺絲時需要關閉X射線打開防護蓋，晶體角度調整結束后關閉防護蓋，開啟X射線觀察探測器采集的X射線熒光強度并記錄，反復重復以上調整過程后找到強度最大位置完成調試。

一臺順序式波長色散X射線熒光光譜儀上一般會搭配5-10塊不等的晶體以滿足各種元素的測量，每調試一塊晶體需要不斷的開關X射線，拆卸防護蓋，非常的耗費時間和人力，對X射線源產生損耗。由于X射線強度采集是離散的，在尋找X射線最大強度時對調試人員的經驗要求很高，需要反復的操作才能完成調試，精度無法保證。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于順序式波長色散X射線熒光光譜儀的分光光路自動調試與校正系統，提高順序式波長色散X射線熒光光譜儀分光光路的調試效率與調試精度，減輕調試人員的勞動強度，減少對調式人員的調試經驗的依賴。

本發明的另一個目的是提供一種用于順序式波長色散X射線熒光光譜儀的分光光路自動調試與校正方法。

為了實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：