[发明专利]在高度校准的包装中具有多个激发能量带的XRF系统

说明书

一种用于使用X射线射束照射试样斑的X射线分析装置。提供了一种具有源斑的X射线管，由该源斑生成具有特征第一能量和韧致辐射能量的发散X射线射束；第一X射线光学器件接收发散的X射线射束并朝试样斑指引射束，同时使射束单色化；和接收发散的X射线射束并朝试样斑指引射束同时使射束单色化为第二能量的第二X射线光学器件。第一X射线光学器件使来自源斑的特征能量单色化并且第二X射线光学器件使来自源斑的韧致辐射能量单色化。X射线光学器件可以是弯曲的衍射光学器件，用于从X射线管接收发散的X射线射束并且将射束聚焦在试样斑上。还提供了检测以检测和测量在例如包括玩具和电子产品的产品中的各种毒素。

本申请是申请号为200980111618.2、申请日为2009年3月3日、发明名称为“在高度校准的包装中具有多个激发能量带的XRF系统”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年3月5日提交的序列号为61/033,899的美国临时专利申请和2008年3月25提交的序列号为61/039,220的美国临时专利申请和2008年4月7日提交的序列号为61/042,974的美国临时专利申请的优先权，其每一个均在此全部引入作为参考。

技术领域

本发明总体上涉及一种X射线分析系统，并且更特别地，涉及提供多个激发能量以改进多个元件在均质和非均质样品结构中多个元素的检测和分析的X射线源组件。

背景技术

存在新兴的需要来提供其中毒素的级别被减小到最低或完全消除的所有类型的产品。这需要具有清楚的基本医学基础并且由恐惧和待处理的立法—这是许多近期的广受宣传的产品中的毒素(例如，玩具中的铅)的案例的结果而加速。不安全产品的成本超过健康影响以包括商业的大量损失、对品牌和公司形象的永久伤害和提高级别的法人和个人责任。

响应这些问题，全世界对于消费者产品都具有增长趋势的日益严格的环境和健康法规。调节的产品的列表迅速地提高并且毒素的类型和允许水平变得更加严格。一些工业玩家通过在它们的供应链中批准更清洁的产品而超越它们销售的产品的法规。法规有效地旨在通过减少我们的环境中的毒素来减少人直接暴露于毒素中。几个更严格的标准可以追溯至始于20世纪90年代早期的欧洲环保指令，始于包装材料和电池中的规章。在随后的年代中，EU引入了对于汽车的危险物质的减少(ELV)和两个涉及电子产品的指令(Restriction of Hazardous Substances或RoHS和Waste Electrical and ElectronicEquipment或WEEE)。未决的美国联邦立法将玩具上油漆中的铅水平降低六个因子并且威胁对违反的公司的单次违反处以罚金从1000万美元到1亿美元的刑事诉讼。另外，限制就中其它已知的毒素，包括：汞、砷、镉、钡和铬。

这种人类健康和环保措施的传播对于产品设计、制造并且最终地丢弃或再循环的方式具有深远的全球影响。

用于产品中毒素的当前测量方法并不符合从工厂到最终消费者的供应链的要求。在从原材料到部件到完成的产品的链条的每个步骤中都需要毒素的识别和测量。尽管原材料测量对于工厂是最高效的，但是分销渠道通常需要对最终产品进行测量。迫切地需要新的技术来精确地、迅速地、始终如一地并且成本节约地在每个阶段测量毒素，且在产品的制造和分销的流动中具有最小的中断。因为玩具和其它产品通常具有小的油漆特征(色素通常是毒素的源头)，所以需要测量小的区域同时把油漆与基底材料加以区别。

现有的低成本毒素检测方法通常是无效的，例如拭子测试。提供所需精度的更高成本的方法是昂贵并且消耗时间的。这些方法有时涉及：手动地刮擦样品，在提高的温度和压力下蒸煮它们，并且将它们导入燃烧室中，然后分析燃烧产物。一种当今广泛使用的方法是感应耦合等离子光学发射光谱学(ICP-OES)—一种昂贵、破坏性和缓慢的方法。或者，手持X射线荧光(XRF)枪是快速和非破坏性的，但是仅仅对于高于调节浓度才是可靠的，并且在大的样品区域中被平均，并且不能单独地评价油漆层。