[發明專利]單色聚焦X射線光源及采用該光源分析低含量鉛砷的方法

在審

• 申請號: 201811013196.2
• 申請日: 2018-08-31
• 公開（公告）號: CN108872282A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 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: G01N23/223
• 分類號: G01N23/223
• 代理公司: 深圳市輝泓專利代理有限公司 44510
• 代理人: 袁輝;劉玉珍

本發明公開一種單色聚焦X射線光源及采用該光源分析低含量鉛砷的方法，光源包括射線發射機構、前光欄、聚焦環和后光欄，前光欄對應于射線發射機構設置，聚焦環設置在前光欄前方，后光欄設置在聚焦環前方，聚焦環內側的聚焦環內表面采用鼓形結構，前光欄、聚焦環內表面和后光欄同軸設置，其軸心與射線發射機構的中軸線相重合。本發明采用鼓形聚光器對X攝像進行單色、匯聚，從而形成高強度單色光，可對低含量砷元素進行檢測。本發明照射樣品的X射線恰好高于砷元素的K吸收限11.867keV，可高效激發砷元素的特征X射線但不會激發鉛元素，完全避免了鉛元素特征熒光的干擾。

技術領域

本發明公開一種X射線光源及其應用，特別是一種單色聚焦X射線光源及采用該光源分析低含量鉛砷的方法。

背景技術

在社會生產和人民生活中，經常需要分析、檢測有害元素，目前最常用的快速檢測方法是X射線熒光光譜法，所使用的儀器為X射線熒光光譜儀。

X射線熒光光譜儀(即X-Ray Fluorescence Spectrometer，常簡稱為XRF)作為一種快速無損檢測工具，被廣泛應用于有害元素檢測領域。其原理是：X射線熒光光譜分析法(X-Ray Fluorescence)是利用初級X射線光子激發待測物質中的原子，使之產生熒光(次級X射線)而進行物質成分分析的方法。當X射線光子照射物體時，會發生包括熱、透射、散射、光電效應等在內的相互作用，其中光電效應中的熒光X射線可被用來做元素分析。請參看附圖1，當X射線光子能量大于被照射物體中原子內層電子的結合能(Binding Energy，此能量也稱為吸收限)時，核的內層電子共振吸收射線的輻射能量后發生躍遷，而在內層電子軌道上留下一個空穴，處于高能態的外層電子跳回低能態的空穴，將過剩的能量以X射線的形式放出，所產生的X射線即為代表各元素特征的X射線熒光譜線，稱為特征X射線，其能量等于原子內殼層電子的能級差，即原子特定的電子層間躍遷能量。

特征X射線的符號表示方法常用名(Siegbahn)根據躍遷情況命名，例如向K層躍遷的為K線系，包括Kα(L層向K層躍遷)、Kβ(典型為M層向K層躍遷)，向L層躍遷的為L線系。特征X射線譜線的相對強度一般為K線系強度>L線系強度>M線系強度，同線系中強度Kα>Kβ(典型的Kα與Kβ強度比約為15：2)，Lα>Lβ(典型的Lα與Lβ強度比約為4：3)，原則上選用較強的特征X射線譜線作分析。X射線熒光分析法是根據特征X射線的能量來鑒別元素(定性)，并根據該元素X射線熒光光子數來分析元素在物體中的含量(定量)。

其中探測器的作用是接收元素的特征X射線光子的同時，區分不同能量的光子，并對不同能量的光子進行計數，所有的X射線探測器都具有一定的能量分辨本領，稱為能量分辨率，即能夠分辨出能量有一定差距的X射線光子，能量分辨率通常以5.9keV處的MnKα線最大幅度一半處的譜線寬度(FWHM)來表示。

考慮到分析對象(電子電器產品、礦物、油料、金屬材料等)中的分析目標元素(其K線系或L線系能量低于50keV)，目前較常用的商用X射線熒光光譜儀多選用硅半導體探測器，該類探測器的能量分辨率常見為145eV(1keV＝1000eV)，最優可至125eV，以上分辨率數值為實驗室中理想情況下取得，實際應用中對不同能量X射線光子的分辨率約在上述值基礎上增加約50eV～300eV。目前較常用的商用X射線熒光光譜儀選用做特征X射線熒光的光子能量分布于0～50keV能量段中，并根據特征X射線譜線的相對強度規律選擇譜線作分析。