[發(fā)明專(zhuān)利]一種大焦斑共聚焦X射線(xiàn)光譜分析裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811218679.6
• 申請(qǐng)日: 2018-10-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109187589B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫學(xué)鵬;孫天希;劉志國(guó)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京市輻射中心;北京師范大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N23/00
• 分類(lèi)號(hào): G01N23/00;G01N23/20025;G01N23/2204
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 夏艷

本發(fā)明公開(kāi)了一種大焦斑共聚焦X射線(xiàn)光譜分析裝置，該裝置包含：入射光路、探測(cè)光路、樣品調(diào)節(jié)架和光譜數(shù)據(jù)分析終端。入射光路和探測(cè)光路的重合區(qū)域構(gòu)成探測(cè)微元；樣品調(diào)節(jié)架用于放置待檢測(cè)樣品，并調(diào)節(jié)待檢測(cè)樣品與探測(cè)微元接觸的位置與接觸面積大小；光譜數(shù)據(jù)分析終端與探測(cè)光路和樣品調(diào)節(jié)架均通過(guò)總線(xiàn)連接，用于接收探測(cè)光路獲得的射線(xiàn)光譜數(shù)據(jù)和調(diào)控樣品調(diào)節(jié)架。入射光路包含：X射線(xiàn)光源和毛細(xì)管X射線(xiàn)平行束透鏡。探測(cè)光路包含：毛細(xì)管X射線(xiàn)準(zhǔn)直器和X射線(xiàn)探測(cè)器。本發(fā)明的裝置能夠調(diào)節(jié)工作距離和角度，以接收不同角度樣品的光譜信息。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種共聚焦X射線(xiàn)光譜分析儀，具體涉及一種大焦斑共聚焦X射線(xiàn)光譜分析裝置。

背景技術(shù)

共聚焦X射線(xiàn)光譜分析技術(shù)是1993年前蘇聯(lián)科學(xué)家Gibson和Kumakhov提出的一種能夠?qū)悠愤M(jìn)行三維無(wú)損分析新型X射線(xiàn)光譜分析技術(shù)。常規(guī)的共聚焦X射線(xiàn)光譜分析設(shè)備一般采用毛細(xì)管X射線(xiàn)會(huì)聚透鏡和毛細(xì)管X射線(xiàn)平行束透鏡的組合。其中，毛細(xì)管X射線(xiàn)會(huì)聚透鏡有前后兩個(gè)焦點(diǎn)，用于把放置于前焦點(diǎn)處X光管發(fā)出的發(fā)散X射線(xiàn)會(huì)聚成幾十微米大小的微焦斑；毛細(xì)管X射線(xiàn)平行束透鏡與X射線(xiàn)探測(cè)器組合使用，以將X射線(xiàn)能量轉(zhuǎn)換為可供記錄的電信號(hào)，且毛細(xì)管X射線(xiàn)平行束透鏡存在一前焦點(diǎn)，前焦點(diǎn)與毛細(xì)管X射線(xiàn)會(huì)聚透鏡重合時(shí)形成探測(cè)微元。因此，只有處于此探測(cè)微元區(qū)域的樣品才能被分析到，基于共聚焦X射線(xiàn)光譜分析技術(shù)此特征，該技術(shù)廣泛應(yīng)用于材料，生物，文物，冶金，半導(dǎo)體器件等領(lǐng)域樣品的三維無(wú)損X射線(xiàn)熒光光譜分析，三維無(wú)損X射線(xiàn)衍射光譜分析，三維無(wú)損X射線(xiàn)小角散射分析等。

常規(guī)共聚焦X射線(xiàn)分析技術(shù)在微區(qū)和三維無(wú)損分析領(lǐng)域是一種強(qiáng)有力的分析手段。但是，當(dāng)常規(guī)共聚焦X射線(xiàn)分析技術(shù)用于X射線(xiàn)衍射光譜分析和X射線(xiàn)散射分析時(shí)，由于毛細(xì)管X射線(xiàn)會(huì)聚透鏡產(chǎn)生的入射光束有一定的發(fā)散度，以及毛細(xì)管X射線(xiàn)平行束透鏡也存在一接收角，這會(huì)增大分析結(jié)果的誤差。

此外，由于共聚焦X射線(xiàn)光譜分析裝置所使用多毛細(xì)管X光透鏡的焦斑非常小，調(diào)節(jié)共聚焦X射線(xiàn)光譜分析裝置使其處于共聚焦?fàn)顟B(tài)非常困難。因此，在實(shí)際使用中，共聚焦X射線(xiàn)光譜分析裝置調(diào)節(jié)完成共聚焦?fàn)顟B(tài)調(diào)節(jié)后，其結(jié)構(gòu)便不在發(fā)生變化。因此，常規(guī)共聚焦X射線(xiàn)光譜分析技術(shù)無(wú)法獲取不同角度樣品的光譜信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種大焦斑共聚焦X射線(xiàn)光譜分析裝置，該裝置解決了現(xiàn)有共聚焦X射線(xiàn)光譜分析裝置不能獲取不同角度樣品的光譜信號(hào)的問(wèn)題，能夠調(diào)節(jié)工作距離和角度，以接收不同角度樣品的光譜信息。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種大焦斑共聚焦X射線(xiàn)光譜分析裝置，該裝置包含：X射線(xiàn)光源、入射光路、探測(cè)光路、樣品調(diào)節(jié)架和光譜數(shù)據(jù)分析終端；其中，所述X射線(xiàn)光源用于發(fā)射X射線(xiàn)；所述入射光路和探測(cè)光路的重合區(qū)域構(gòu)成探測(cè)微元；所述樣品調(diào)節(jié)架用于放置待檢測(cè)樣品，并調(diào)節(jié)待檢測(cè)樣品與所述探測(cè)微元接觸的位置與接觸面積大小；所述光譜數(shù)據(jù)分析終端與所述探測(cè)光路和樣品調(diào)節(jié)架均通過(guò)總線(xiàn)連接，用于調(diào)控所述的樣品調(diào)節(jié)架，以及接收所述探測(cè)光路獲得的射線(xiàn)光譜數(shù)據(jù)并對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

其中，所述入射光路包含：毛細(xì)管X射線(xiàn)平行束透鏡，其入口端與所述X射線(xiàn)光源相對(duì)應(yīng)，該X射線(xiàn)光源發(fā)射的X射線(xiàn)從其入口端進(jìn)入經(jīng)其出口端射出至所述樣品調(diào)節(jié)架上的待檢測(cè)樣品。

其中，所述探測(cè)光路包含：毛細(xì)管X射線(xiàn)準(zhǔn)直器，其用于接收所述X射線(xiàn)照射待檢測(cè)樣品產(chǎn)生的次級(jí)射線(xiàn)中某一角度的準(zhǔn)平次級(jí)射線(xiàn)；以及X射線(xiàn)探測(cè)器，其用于探測(cè)經(jīng)所述毛細(xì)管X射線(xiàn)準(zhǔn)直器的準(zhǔn)平次級(jí)射線(xiàn)，并將該準(zhǔn)平次級(jí)射線(xiàn)的光譜數(shù)據(jù)發(fā)送給所述的光譜數(shù)據(jù)分析終端。

其中，所述毛細(xì)管X射線(xiàn)平行束透鏡與所述毛細(xì)管X射線(xiàn)準(zhǔn)直器的光束之間的夾角θ為5°～180°；所述毛細(xì)管X射線(xiàn)平行束透鏡入口端的直徑小于出口端的直徑。

所述的探測(cè)微元形成的焦斑直徑為5～60mm，該焦斑直徑d由所述毛細(xì)管X射線(xiàn)平行束透鏡的入口端直徑D_in和毛細(xì)管X射線(xiàn)準(zhǔn)直器的直徑D共同決定，其大小為：