[發(fā)明專利]一種自適應束斑X射線衍射儀

有效

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• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112033988B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設計）人: 程琳;劉俊;姜其立
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: G01N23/207
• 分類號: G01N23/207;G01N23/20091
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種自適應束斑X射線衍射儀，包括：X射線源系統(tǒng)，X射線濾波片，毛細管微會聚X光透鏡，索拉狹縫，光管運動系統(tǒng)，高精度XYZθ₁?θ₂五維運動系統(tǒng)，X射線探測器，閉環(huán)水冷系統(tǒng)或冷卻風扇，CCD相機，電子學系統(tǒng)，控制系統(tǒng)和計算機；其中，X射線源系統(tǒng)、X射線濾波片和毛細管微會聚X光透鏡成直線置于光管運動系統(tǒng)上；CCD相機的軸線通過樣品中心；X射線探測器和索拉狹縫成直線安裝于高精度XYZθ₁?θ₂五維運動系統(tǒng)的θ₂轉角上；X射線探測器、CCD相機、電子學系統(tǒng)與計算機電連接；控制系統(tǒng)與光管運動系統(tǒng)、高精度XYZθ₁?θ₂五維運動系統(tǒng)電連接；可根據樣品待測點直徑自適應的調節(jié)X射線束斑直徑；具備X射線衍射和X射線熒光兩種模式，可探測物相或元素的二維分布。

技術領域

本發(fā)明涉及一種X射線衍射技術和能量色散X射線熒光技術，具體涉及一種自適應束斑X射線衍射儀。

背景技術

X射線衍射是一種廣泛應用于判別晶體物相結構的分析技術，其原理是從X射線源(X射線管等)發(fā)射出來的X射線經過單色化后，入射到樣品表面某一晶面上時，在特定角度會產生強的衍射。其中晶面間距d在符合布拉格方程2dsinθ＝nλ的條件下，通過樣品平面與衍射X射線的夾角θ值計算出晶面間距d，就可以判別出樣品的晶體結構。

常規(guī)的X射線衍射實驗裝置如圖1所示，由X射線源系統(tǒng)1、單色器2、X射線準直系統(tǒng)3和4、測角儀與樣品架5、X射線探測器6、電子學系統(tǒng)7、計算機8等部分組成。一般X射線源系統(tǒng)1為功率2000W的X射線管；多數衍射儀配有石墨彎晶作為單色器2；X射線準直系統(tǒng)3和4一般由寬度為1mm，高度為15mm的狹縫準直器組成；測角儀與樣品架5在結構上是一體的，樣品固定在樣品架上；X射線源系統(tǒng)1與樣品、樣品與X射線探測器6之間的空間尺寸均大于400mm；X射線探測器6采用NaI晶體探測器。

目前常規(guī)的X射線衍射實驗裝置存在以下缺陷：(1)無法根據樣品實際所需自適應地調整X射線束斑的大小；(2)無法精確地實現表面不平整樣品或表面彎曲樣品的X射線衍射分析；(3)無法探測樣品的化學元素組成信息、元素二維分布以及物相二維分布；(4)設備復雜和昂貴。

發(fā)明內容

針對現有技術的缺點，本發(fā)明結合X射線衍射技術、CCD相機技術以及毛細管X光調控技術，研發(fā)一種具備根據樣品待分析區(qū)域面積自適應調節(jié)X射線束斑直徑功能的X射線衍射儀。該衍射儀能根據程序自動測量CCD相機中觀測的樣品待測點的內切圓直徑，自適應地調節(jié)照射到樣品表面的X射線束斑直徑為0.2mm～2mm，使得照射X射線束斑既能滿足微米量級的微區(qū)分析需求也能滿足毫米量級的常規(guī)分析需求，同時能對表面不平整樣品或表面彎曲樣品進行準確的物相分析，并且具有能量色散X射線熒光分析模式可以進行元素分析。另一方面，該衍射儀可以通過二維連續(xù)掃描探測物相分布或元素分布。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現的：