[发明专利]一种双曲晶体X荧光光谱分析仪及其工作方法

说明书

(一)技术领域：

本发明涉及光机电一体化分析技术中的X射线荧光光谱分析仪器及其工作方法，特别是采用全聚焦功能的双曲晶体实现对X射线的连续衍射分光与探测的X荧光光谱分析仪，即一种双曲晶体X荧光光谱分析仪及其工作方法。

(二)背景技术：

在X射线波长色散光谱分析技术中，当采用单晶体实现波长色散时，存在平面晶体色散法和弯曲晶体色散法，无论平面晶体还是弯曲晶体色散法，其目的就是实现X射线的单色性，提供高信噪比、高衍射分光效率、高分辨本领的X射线探测条件。

现有的平面晶体衍射分光装置，在结构上必需配置前、后准直器，至使衍射分光效率太低，但它能够对X射线实现连续衍射分光与探测，问世至今仍被采用。为了克服其不足，此类光谱分析仪均以增加X射线激发源的功率为手段达到提高衍射分光效率的目的，目前可见到的X射线激发源的功率接近100KW。

现有的弯曲晶体衍射分光装置由前、后狭缝取代了准直器，由于取消了前、后准直器，加之弯曲晶体具有聚焦功能，使其衍射分光效率比平晶衍射分光效率可高出二到三个数量级，衍射像可以聚焦到一点或一条线；但是，一种波长的X射线需要设计一种与该波长相对应的弯曲晶体完成衍射分光。目前采用的弯曲晶体色散装置均以一个真空室为核心，在特定的立体角上安装有限数量弯曲晶体分光计并在每个分光计上配置一个X射线探测器；即每种波长都必需配置一个专用的分光与探测通道。这种结构的衍射分光与探测装置的优点在于各探测通道可同时采集数据，提高分析速度；其缺欠在于结构庞杂只适用有限、分立波长的分析。弯曲晶体色散装置分析X射线波长的局限性，推动人们寻求改造与创新。

(三)发明内容：

本发明的发明目的在于发明一种双曲晶体X荧光光谱分析仪及其工作方法，它完全改变了现有弯曲晶体色散结构与探测方法，采用四自由度联动机构，并以该机构为技术核心，把有限、分立波长的弯曲晶体X荧光光谱分析仪提升为连续衍射分光与探测的X荧光光谱分析仪，从而扩大弯曲晶体X荧光光谱分析仪的分析范围。

本发明的技术方案：一种双曲晶体X荧光光谱分析仪，其特征在于它包括分光测量室、抽真空部件、样品室、送样器、X射线激发源、供电电源、信息采集与处理器、仪器系统控制器及上位分析计算机；所说的分光测量室依真空管路接口与抽真空部件对接，依X射线入射法兰接口与样品室对接，依电源与信息交换接口连通供电电源，依电缆通讯线分别连通信息采集与处理器和仪器系统控制器；所说的样品室分别连接送样器和X射线激发源；所说的信息采集与处理器依信息与控制线连通仪器系统控制器；所说的仪器系统控制器依标准接口连通上位分析计算机。

上述所说的分光测量室内部安装有连续衍射分光与探测装置，所说的连续衍射分光与探测装置为四自由度联动机构，它由支撑托盘、罗兰圆盘、固定行走槽、晶体部件、齿条I、X射线探测器、齿条II、探测器拉臂、共有齿轮及罗兰圆盘电机构成；其中，支撑托盘上依固定行走槽支柱安装有固定行走槽；所说的罗兰圆盘上装有确保支撑托盘与罗兰圆盘的平行配置的平行滑行块，罗兰圆盘上间断的开有聚焦圆轨道，聚焦圆轨道上装有单列圆锥滚子轴承，在轴承的两侧备有安装晶体部件的晶体部件安装孔；所说的X射线探测器安装在探测器拉臂上，X射线探测器窗口前配有探测器狭缝；所说的探测器拉臂内装有齿条I，齿条I一端与共用齿轮啮合配装，探测器拉臂的探测器端装有可在聚焦圆轨道内滑移的拉臂移动轴；所说的固定行走槽内装有与探测器拉臂内相同的齿条II，齿条II一端与共用齿轮啮合装配，另一端配有入射线狭缝并装有罗兰圆盘导向轴，导向轴与入射线狭缝同轴并与聚焦圆轨道呈滑动装配；所说的晶体部件依晶体部件安装孔固定在聚焦圆轨道上，晶体部件与聚焦圆轨道之间叠装固定行走槽和探测器拉臂；所说的共用齿轮为一实现罗兰圆盘、晶体部件、X射线探测器位移的推动轮，它与罗兰圆盘电机轴呈同轴锁紧装配，并同时啮合固定行走槽内和探测器拉臂内的两条完全相同的齿条；所说的罗兰圆盘电机与其轴上的共用齿轮为四自由度联动机构的动力源，电机轴通过单列圆锥滚子轴承与罗兰圆盘配接。

上述所说的晶体部件是表面曲率为1/R，晶面曲率为1/2R的双曲晶体，R半径的取值范围10cm≤R≤50cm；晶体部件(5)的晶体架上可装1至4块曲率相同、晶面间距不同的双曲晶体，通过转动更换晶体；晶体部件5中的晶体选用LiF(200)、LiF(220)、Ge(111)、PET(002)、TAIP(001)、TAM(020)、ADP(101)或KAP(001)。