[发明专利]X射线荧光分析仪和用于执行X射线荧光分析的方法

说明书

一种X射线荧光分析仪，其包括用于沿第一光轴(204)的方向发射入射X射线(206)的X射线管(402)。浆料处理单元(201)被配置成维持浆料样品(202)与所述X射线管之间的恒定距离。第一晶体衍射仪(601)相对于所述浆料处理单元(201)沿第一方向定位，并且被配置成从传播到所述第一方向上的荧光X射线(207)中分离预定第一波长范围。它被配置成将处于所分离的预定第一波长范围内的荧光X射线导向至第一辐射检测器(602、505)。所述X射线管(402)的输入功率额定值为至少400瓦。第一晶体衍射仪(601)包括热解石墨晶体(603)。所述X射线管(402)与所述浆料处理单元(201)之间的光路是直接的，其间没有衍射仪。

技术领域

本发明涉及X射线荧光分析技术领域。具体地，本发明涉及在存在显著背景辐射的情况下检测相对少量的荧光辐射的任务。

背景技术

X射线荧光分析可用于检测感兴趣元素在其他元素基质中的存在并测量其浓度。例如，在采矿工业中，了解样品中是否存在感兴趣的矿物或金属以及其中的数量是重要的。为了可在工业过程中应用，X射线荧光分析方法即使在相对较短的曝光时间内也应该是相当精确的，并且可以用坚固且机械可靠的测量装置来实现。

X射线荧光分析在采矿工业中的一个具体应用是对浆料中感兴趣元素进行分析。根据定义，浆料是破碎和研磨后的矿石的细的、固体颗粒的水基悬浮液，其中固体颗粒的干重小于样品的总质量的90％，通常为20％-80％。样品呈浆料的形式，这一事实对样品处理提出了特殊的要求。例如，有利的是维持样品的流动为湍流，从而使样品的组成保持均匀混合，并且各组分(fraction，馏分)不会彼此分离。同时，测量几何结构(measurementgeometry)应尽可能保持恒定，从而不会在测量结果中导致不希望的基于几何结构的变化。

浆料中感兴趣元素的浓度通常非常低。例如铜、锌、铅和钼需要在如0.01％或更低的浓度下测量，而要测量的金的浓度可能仅为大约几ppm，如1ppm-5ppm。如此低的浓度使得测量变得困难，因为来自感兴趣元素的荧光辐射的强度非常低，这不可避免地增加了统计误差的影响。当该强度与所涉及的其他辐射强度(如来自其他不感兴趣元素的荧光辐射)相比较低时，与相邻峰的重叠会引发问题。不能将测量时间定为任意长度，因为浆料是作为来自精炼过程的连续流而到来的，并且是过程中发生了什么的重要在线指标。X射线荧光测量应该是足够快的以检测浆料成分中的趋势性变化，使得测量结果能够用于实时控制精炼过程。

发明内容

本发明的一个目的提供一种在苛刻的工业条件下对浆料中的小浓度元素执行精确且可靠的X射线荧光分析的设备。本发明的另一个目的是确保即使在相对较短的测量时间内也能获得足够精确的测量结果。本发明的又一个目的是使该设备容易地适于样品中任何感兴趣元素的测量。

上述和其他目的是通过以下各项来实现的：使用具有至少400瓦的输入功率额定值的X射线管；在所述X射线管与浆料处理单元之间提供直接光路；以及使用热解石墨晶体收集来自所照射的样品的荧光辐射。

根据第一方面，提供了一种X射线荧光分析仪。该X射线荧光分析仪包括X射线管和浆料处理单元，该X射线管用于沿第一光轴的方向发射入射X射线，该浆料处理单元被配置成在所述第一光轴的方向上维持浆料样品与所述X射线管之间的恒定距离。X射线荧光分析仪包括相对于所述浆料处理单元沿第一方向定位的第一晶体衍射仪。所述第一晶体衍射仪被配置成从传播到所述第一方向上的荧光X射线中分离预定第一波长范围，并且被配置成将处于所分离的预定第一波长范围内的荧光X射线导向至第一辐射检测器。所述X射线管的输入功率额定值为至少400瓦，第一晶体衍射仪包括热解石墨晶体，并且所述X射线管和所述浆料处理单元之间的光路是直接的(direct)，X射线管和浆料处理单元之间没有衍射仪。

在第一方面的可能实施方式中，所述浆料处理单元为样品腔，在所述样品腔的壁中具有样品窗，用于在将所述浆料样品保持在所述样品腔内的同时允许X射线通过。其优点在于：样品处理简单，同时保证恒定的测量几何结构。