[發明專利]一種大面積多特征射線表面分析裝置

在審

• 申請號: 202111354956.8
• 申請日: 2021-11-16
• 公開（公告）號: CN113791098A
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 許元軍;何澤;王鵬;黃寧;安竹;王躍;陳子晗
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G01N23/223
• 分類號: G01N23/223;G01N23/207;G01N21/65
• 代理公司: 成都為知盾專利代理事務所(特殊普通合伙) 51267
• 代理人: 李漢強

1.一種大面積多特征射線表面分析裝置，其特征在于，包括多特征測量結構、三維移動平臺、激光光源、光譜儀以及控制系統，所述多特征測量結構安裝于三維移動平臺上，激光光源和光譜儀安裝于三維移動平臺底部，激光光源發射的激光束流通過單模光纖傳輸至多特征測量結構中的拉曼探頭模塊，該拉曼探頭模塊采集的拉曼信號則通過多模光纖傳輸至光譜儀，控制系統連接并控制多特征測量結構、三維移動平臺、激光光源以及光譜儀；

所述多特征測量結構同時原位無損采集同一樣品分析點的樣品形貌特征和樣品的元素、結晶相、分子結構信息，或同時原位無損采集同一樣品分析區域的樣品形貌特征和樣品的元素分布、結晶相分布以及分子結構分布成像信息。

2.根據權利要求1所述的一種大面積多特征射線表面分析裝置，其特征在于，所述三維移動平臺在X軸方向移動行程大于30cm，移動精度高于100μm；在Y軸方向移動行程大于10cm，移動精度高于20μm；在Z軸方向移動行程大于30cm，移動精度高于100μm。

3.根據權利要求1所述的一種大面積多特征射線表面分析裝置，其特征在于，所述激光光源是半導體激光發生器，用于產生拉曼分析所需激光。

4.根據權利要求1所述的一種大面積多特征射線表面分析裝置，其特征在于，所述光譜儀是制冷型光柵光譜儀，用于采集拉曼光譜數據。

5.根據權利要求1所述的一種大面積多特征射線表面分析裝置，其特征在于，所述多特征測量結構包括

X射線源，用于產生低散射的準直平行X射線束流；

X射線探測器，用于同時采集X射線特征熒光和衍射信息；

拉曼探頭模塊，用于出射激光束流、采集拉曼信號以及觀察和拍攝樣品表面形貌特征；

激光指示器，用于指示樣品表面分析點位置；

激光測距模塊，用于實時測量樣品表面與多特征測量結構之間的距離。

6.根據權利要求5所述的一種大面積多特征射線表面分析裝置，其特征在于，所述X射線源、X射線探測器以及拉曼探頭模塊均位于樣品表面同一側，共同構成反射結構；X射線源位于拉曼探頭模塊右側且X射線源產生的X射線束流與樣品表面分析點之間的入射角度范圍為0~20°；X射線探測器位于拉曼探頭模塊左側，且與樣品表面平行面構成夾角，范圍為0~90°，以使X射線探測器靈敏區獲得最大立體角；拉曼探頭模塊位于X射線源與X射線探測器之間且垂直于樣品表面，拉曼探頭模塊所發射的激光束流與X射線源所發射的X射線束流在樣品表面相交于同一點。

7.根據權利要求5所述的一種大面積多特征射線表面分析裝置，其特征在于，所述激光指示器是激光模組筆型發射器。

8.根據權利要求5所述的一種大面積多特征射線表面分析裝置，其特征在于，所述激光測距模塊是以激光器作為光源進行測距的傳感器，用于實時測量多特征測量結構與樣品之間的距離。

9.根據權利要求7或8所述的一種大面積多特征射線表面分析裝置，其特征在于，所述激光指示器為2個且位于拉曼探頭模塊兩側，激光測距模塊位于拉曼探頭模塊下方。

10.根據權利要求5所述的一種大面積多特征射線表面分析裝置，其特征在于，所述X射線源由X射線管與準直孔或者準直毛細管組成；X射線管發射的X射線束流經準直孔或準直毛細管準直后形成低散射度的準直平行束流。

11.根據權利要求5所述的一種大面積多特征射線表面分析裝置，其特征在于，所述X射線探測器是二維面陣的CCD探測器或CMOS探測器或成像板，探測的X射線光子能量范圍為1-20keV。

12.根據權利要求5所述的一種大面積多特征射線表面分析裝置，其特征在于，所述拉曼探頭模塊包括拉曼探頭、顯微物鏡、CCD相機、顯微連接模塊，顯微連接模塊前端連接顯微物鏡，顯微連接模塊中間連接拉曼探頭，顯微連接模塊后端連接CCD相機。