[发明专利]一种大焦斑共聚焦X射线光谱分析装置

说明书

本发明公开了一种大焦斑共聚焦X射线光谱分析装置，该装置包含：入射光路、探测光路、样品调节架和光谱数据分析终端。入射光路和探测光路的重合区域构成探测微元；样品调节架用于放置待检测样品，并调节待检测样品与探测微元接触的位置与接触面积大小；光谱数据分析终端与探测光路和样品调节架均通过总线连接，用于接收探测光路获得的射线光谱数据和调控样品调节架。入射光路包含：X射线光源和毛细管X射线平行束透镜。探测光路包含：毛细管X射线准直器和X射线探测器。本发明的装置能够调节工作距离和角度，以接收不同角度样品的光谱信息。

技术领域

本发明涉及一种共聚焦X射线光谱分析仪，具体涉及一种大焦斑共聚焦X射线光谱分析装置。

背景技术

共聚焦X射线光谱分析技术是1993年前苏联科学家Gibson和Kumakhov提出的一种能够对样品进行三维无损分析新型X射线光谱分析技术。常规的共聚焦X射线光谱分析设备一般采用毛细管X射线会聚透镜和毛细管X射线平行束透镜的组合。其中，毛细管X射线会聚透镜有前后两个焦点，用于把放置于前焦点处X光管发出的发散X射线会聚成几十微米大小的微焦斑；毛细管X射线平行束透镜与X射线探测器组合使用，以将X射线能量转换为可供记录的电信号，且毛细管X射线平行束透镜存在一前焦点，前焦点与毛细管X射线会聚透镜重合时形成探测微元。因此，只有处于此探测微元区域的样品才能被分析到，基于共聚焦X射线光谱分析技术此特征，该技术广泛应用于材料，生物，文物，冶金，半导体器件等领域样品的三维无损X射线荧光光谱分析，三维无损X射线衍射光谱分析，三维无损X射线小角散射分析等。

常规共聚焦X射线分析技术在微区和三维无损分析领域是一种强有力的分析手段。但是，当常规共聚焦X射线分析技术用于X射线衍射光谱分析和X射线散射分析时，由于毛细管X射线会聚透镜产生的入射光束有一定的发散度，以及毛细管X射线平行束透镜也存在一接收角，这会增大分析结果的误差。

此外，由于共聚焦X射线光谱分析装置所使用多毛细管X光透镜的焦斑非常小，调节共聚焦X射线光谱分析装置使其处于共聚焦状态非常困难。因此，在实际使用中，共聚焦X射线光谱分析装置调节完成共聚焦状态调节后，其结构便不在发生变化。因此，常规共聚焦X射线光谱分析技术无法获取不同角度样品的光谱信号。

发明内容

本发明的目的是提供一种大焦斑共聚焦X射线光谱分析装置，该装置解决了现有共聚焦X射线光谱分析装置不能获取不同角度样品的光谱信号的问题，能够调节工作距离和角度，以接收不同角度样品的光谱信息。

为了达到上述目的，本发明提供了一种大焦斑共聚焦X射线光谱分析装置，该装置包含：X射线光源、入射光路、探测光路、样品调节架和光谱数据分析终端；其中，所述X射线光源用于发射X射线；所述入射光路和探测光路的重合区域构成探测微元；所述样品调节架用于放置待检测样品，并调节待检测样品与所述探测微元接触的位置与接触面积大小；所述光谱数据分析终端与所述探测光路和样品调节架均通过总线连接，用于调控所述的样品调节架，以及接收所述探测光路获得的射线光谱数据并对光谱数据进行分析处理。

其中，所述入射光路包含：毛细管X射线平行束透镜，其入口端与所述X射线光源相对应，该X射线光源发射的X射线从其入口端进入经其出口端射出至所述样品调节架上的待检测样品。

其中，所述探测光路包含：毛细管X射线准直器，其用于接收所述X射线照射待检测样品产生的次级射线中某一角度的准平次级射线；以及X射线探测器，其用于探测经所述毛细管X射线准直器的准平次级射线，并将该准平次级射线的光谱数据发送给所述的光谱数据分析终端。

其中，所述毛细管X射线平行束透镜与所述毛细管X射线准直器的光束之间的夹角θ为5°～180°；所述毛细管X射线平行束透镜入口端的直径小于出口端的直径。

所述的探测微元形成的焦斑直径为5～60mm，该焦斑直径d由所述毛细管X射线平行束透镜的入口端直径D_in和毛细管X射线准直器的直径D共同决定，其大小为：