[發明專利]X射線熒光分析儀和用于執行X射線熒光分析的方法

在審

• 申請號: 201880094877.8
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN112292593A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: T·科斯基寧;A·佩里;H·西皮拉
• 申請（專利權）人: 奧圖泰(芬蘭)公司
• 主分類號: G01N23/223
• 分類號: G01N23/223;B03B13/06;G21K1/06;C22B3/02;G01T1/16
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 聶慧荃;鄭特強

一種X射線熒光分析儀，其包括用于沿第一光軸(204)的方向發射入射X射線(206)的X射線管(402)。漿料處理單元(201)被配置成維持漿料樣品(202)與所述X射線管之間的恒定距離。第一晶體衍射儀(601)相對于所述漿料處理單元(201)沿第一方向定位，并且被配置成從傳播到所述第一方向上的熒光X射線(207)中分離預定第一波長范圍。第一晶體衍射儀被配置成將處于所分離的預定第一波長范圍內的熒光X射線導向至第一輻射檢測器(602、1505)。第一晶體衍射儀(601)包括具有衍射表面(801、803、805)的熱解石墨晶體(603、802、804)，所述衍射表面是單連通表面。所述第一輻射檢測器(602)是固態半導體檢測器。

技術領域

本發明涉及X射線熒光分析技術領域。具體地，本發明涉及在存在顯著背景輻射的情況下檢測相對少量的熒光輻射的任務。

背景技術

X射線熒光分析可用于檢測感興趣元素在其他元素基質中的存在并測量其濃度。例如，在采礦工業中，了解樣品中是否存在感興趣的礦物或金屬以及其中的數量是重要的。為了可在工業過程中應用，X射線熒光分析方法即使在相對較短的曝光時間內也應該是相當精確的，并且可以用堅固且機械可靠的測量裝置來實現。

X射線熒光分析在采礦工業中的一個具體應用是對漿料中感興趣元素進行分析。根據定義，漿料是破碎和研磨后的礦石的細的、固體顆粒的水基懸浮液，其中固體顆粒的干重小于樣品的總質量的90％，通常為20％-80％。樣品呈漿料的形式，這一事實對樣品處理提出了特殊的要求。例如，有利的是維持樣品的流動為湍流，從而使樣品的組成保持均勻混合，并且各組分(fraction，餾分)不會彼此分離。同時，測量幾何結構(measurementgeometry)應盡可能保持恒定，從而不會在測量結果中導致不希望的基于幾何結構的變化。

漿料中感興趣元素的濃度通常非常低。例如銅、鋅、鉛和鉬需要在如0.01％或更低的濃度下測量，而要測量的金的濃度可能僅為大約幾ppm，如1ppm-5ppm。如此低的濃度使得測量變得困難，因為來自感興趣元素的熒光輻射的強度非常低，這不可避免地增加了統計誤差的影響。當該強度與所涉及的其他輻射強度(如來自其他不感興趣元素的熒光輻射)相比較低時，與相鄰峰的重疊會引發問題。不能將測量時間定為任意長度，因為漿料是作為來自精煉過程的連續流而到來的，并且是過程中發生了什么的重要在線指標。X射線熒光測量應該是足夠快的以檢測漿料成分中的趨勢性變化，使得測量結果能夠用于實時控制精煉過程。

發明內容

本發明的一個目的提供一種在苛刻的工業條件下對漿料中的小濃度元素執行精確且可靠的X射線熒光分析的設備。本發明的另一個目的是以合理的制造和維護成本來提供這種設備。本發明的又一個目的是使該設備容易地適于樣品中任何感興趣元素的測量。

上述和其他目的是通過使用晶體衍射儀來分離一些熒光X射線來實現的，為此晶體衍射儀包括熱解石墨晶體，該熱解石墨晶體的衍射表面是單連通表面(simplyconnected surface，簡單連通表面)。

根據第一方面，提供了一種X射線熒光分析儀。該X射線熒光分析儀包括X射線管和漿料處理單元，該X射線管用于沿第一光軸的方向發射入射X射線，該漿料處理單元被配置成在所述第一光軸的方向上維持漿料樣品與所述X射線管之間的恒定距離。X射線熒光分析儀包括相對于所述漿料處理單元沿第一方向定位的第一晶體衍射儀。所述第一晶體衍射儀被配置成從傳播到所述第一方向上的熒光X射線中分離預定第一波長范圍，并且被配置成將處于所分離的預定第一波長范圍內的熒光X射線導向至第一輻射檢測器。第一晶體衍射儀包括具有衍射表面的熱解石墨晶體。所述熱解石墨晶體的衍射表面是單連通表面。所述第一輻射檢測器是固態半導體檢測器。

在第一方面的可能實施方式中，所述熱解石墨晶體的衍射表面僅在一個方向上彎曲。其優點在于：晶體相對容易且有利于制造。