[发明专利]波长色散X荧光光谱仪的弯面晶体分光装置及其工作方法

说明书

(一)技术领域：

本发明涉及一种X射线晶体分光装置及其工作方法，尤其是一种波长色散X 荧光光谱仪的弯面晶体分光装置及其工作方法，它是X射线分析用波长色散X荧 光光谱仪的重要部件，分光装置结构和性能直接决定光谱仪性能的好坏。

(二)背景技术：

波长色散X荧光光谱仪是定量检测材料化学成份精密仪器，广泛应用于建材、 冶金、环保和科研等领域。X射线晶体分光装置是核仪器最核心的部件。其工作原 理(如图1)，将样品被X射线管激发出的带有各组份元素特征谱线的二次X射线 通过前级狭缝收集到分光器中，在分光器中放置一块特定晶格间距的晶体，当入 射X射线的光程长度和入射晶体的角度满足布拉格方程(2dsinθ＝λ式中d为晶 面间距；θ入射线和衍射面之间的夹角；λ为特征X射线的波长)时，就可以在 与晶体表面特定的角度和距离处得到某种元素的单色特征X射线，在这个位置上 设置X射线探测器，将X射线光能信号转为电信号而进行精确的定量分析，检测 出某种元素在样品中的含量。

(三)发明内容：

本发明的目的在于设计一种波长色散X荧光光谱仪的弯面晶体分光装置及其 工作方法，它采用楔形结构及双倍曲率法或等角螺线法弯面晶体进行波长色散， 是一种分光效率高、噪声背景低、结构简捷且真空密封可靠的新型高性能的分光 器结构。

本发明的技术方案：一种波长色散X荧光光谱仪的弯面晶体分光装置，其特 征在于它包括前狭缝导管、分光盒体、晶体托架、后狭缝导管及探测器；分光盒 体的入射端即光路的入射口安装有前狭缝导管，分光盒体的出射端即光路的出射 口密封安装有后狭缝导管；所说的晶体托架的光路轴心依销轴固定在分光盒体内， 晶体托架上有晶体薄膜，晶体托架的光路轴心以销轴为旋转轴心；所说的后狭缝 导管与探测器呈密封安装。

上述所说的前狭缝导管、分光盒体和后狭缝导管构成的分光器内腔依本发明 专利工作原理中的方法计算出的光路形状加工成楔形。

上述所说的分光盒体依分光器定位与真空室安装的定位面前的双重径向O形 密封圈与分光真空室安装孔密封安装，并依安装孔周边的螺钉呈压紧固定连接。

上述所说的分光器定位和真空室安装的定位面与晶体托架的光路轴心在同一 面内，易于测量定位面与轴心孔的距离，这一位置的加工和安装精度是分光器功 效的关键。

上述所说的晶体托架曲面是依本发明专利工作原理中的方法计算出的座标数 据，由数控机床加工而成；在晶体托架两侧面的光路中心处留有轴心孔，销轴由 分光盒两侧穿入，将晶体托架固定在分光盒体上，晶体托架可以沿销轴转动；销 轴依螺纹和双重O形密封圈与分光盒体密封安装。

上述所说的分光盒体的底部留有安装晶体的开口，开口处依O形密封圈I密 封安装有后盖；所说的后盖上安装有晶体托架角度调整顶杆和复位弹簧，晶体托 架角度调整顶杆依O形密封圈II与后盖呈密封安装；晶体托架角度调整顶杆和复 位弹簧分别连接于晶体托架的两端。分光盒体与后盖之间依螺钉连接。

上述所说的前狭缝导管及后狭缝导管的狭缝宽度可根据不同样品元素的需要 而更换。

上述所说的前狭缝导管与分光盒体同处于真空中，无需密封，只需螺钉连接； 后狭缝导管前端依O形密封圈III与分光盒体用螺钉密封安装，后端与探测器依O 形密封圈IV用螺钉密封安装。

一种波长色散X荧光光谱仪的弯面晶体分光装置的工作方法，其特征在于它 包括以下步骤：

(1)按照双倍曲率法或等角螺线法设计分光光路，计算出光路中用于分光的 曲线段的座标，并按曲线座标加工晶体托架，将加工好的晶体薄膜粘贴在晶体托 架上，使晶体表面与计算出的光路曲线相吻合；

(2)用销轴将晶体托架固定在分光盒体内中，然后盖上后盖，用后盖上设有 的复位弹簧和晶体托架角度调整杆顶住晶体托架背面，通过它们的共同作用，旋 动晶体托架调整顶杆，同时通过复位弹簧的作用，在一定范围内调整晶体托架的 角度，当电信号最高时，认为晶体角度与计算值相符，用腊封住调节孔；

(3)分光盒体内腔按照光路的形状加工成楔形，以满足分光所需的X荧光的 通过，同时最大程度减少X射线的散射和反射，同时遮挡住其他有害的散射和反 射的X射线，同时作到分光器的内外形尺寸最小，提高真空密封性能；