[发明专利]一种基于实验室X射线源的中能X射线吸收谱仪

权利要求书

1.一种基于实验室X射线源的中能X射线吸收谱仪，其用于一待测样品的X射线吸收谱测试，其特征在于，包括位于一可移动且半径恒定的罗兰圆上的一X射线源(1)、一弯曲晶体(2)和一探测器(3)、一设于所述弯曲晶体(2)和探测器(3)之间的样品台(4)、一运动调节机构(5)以及一真空腔体(6)；所述运动调节机构(5)设置为驱动所述弯曲晶体(2)和探测器(3)沿多个维度方向进行运动和调节，并使得所述X射线源(1)、弯曲晶体(2)及探测器(3)始终位于所述半径恒定的罗兰圆上；所述弯曲晶体(2)、探测器(3)、样品台(4)和运动调节机构(5)均设置于所述真空腔体(6)的内部，所述X射线源(1)设于所述真空腔体(6)的外侧并与所述真空腔体(6)固定连接；

所述X射线源(1)在其面对所述弯曲晶体(2)的方向上具有一源窗口，所述源窗口设置为靠近所述X射线源(1)的焦斑，源窗口和焦斑的距离范围是15-20mm，X射线源(1)的功率为200W，所述源窗口为厚度为50μm的Be窗，所述X射线源(1)的焦斑位于所述罗兰圆上，所述焦斑的直径至多为50μm；

所述基于实验室X射线源的中能X射线吸收谱仪具有亚eV级的能量分辨率，能够进行2-5keV能量范围的X射线吸收谱测试；

以X射线源(1)为坐标系原点，以弯曲晶体(2)的水平运动方向为X轴建立二维坐标系，在能量扫描时，X射线源(1)的位置固定不动，罗兰圆的半径大小保持不变，弯曲晶体(2)沿一移动轴线(I)移动，其移动轴线(I)与所述X射线源(1)的轴线重合，弯曲晶体(2)通过沿X轴方向的水平移动和弯曲晶体(2)自身的转动来改变布拉格角θ_B的大小，探测器(3)根据X射线源(1)、弯曲晶体(2)的位置和罗兰圆的半径大小确定其位置，并进行数据采集；

弯曲晶体(2)的坐标(A_x，A_y)及探测器(3)的坐标(D_x，D_y)和布拉格角θ_B满足如下关系式：

A_x＝2R sinθ_B

A_y＝0

D_x＝4R sinθ_Bcos²θ_B

D_y＝4R sin²θ_Bcosθ_B

其中，A_x，A_y分别为弯曲晶体(2)的横坐标和纵坐标；D_x，D_y分别为探测器(3)的横坐标和纵坐标；R为罗兰圆的半径，θ_B为布拉格角；

所述X射线源(1)和所述弯曲晶体(2)之间设有一限制狭缝。

2.根据权利要求1所述的基于实验室X射线源的中能X射线吸收谱仪，其特征在于，所述弯曲晶体(2)为Johann型球面弯曲晶体。

3.根据权利要求1所述的基于实验室X射线源的中能X射线吸收谱仪，其特征在于，所述探测器(3)为可在真空内使用的硅漂移探测器，其能量分辨率小于130eV。

4.根据权利要求1所述的基于实验室X射线源的中能X射线吸收谱仪，其特征在于，所述待测样品采用磁控溅射工艺镀设在所述样品台(4)上。

5.根据权利要求1所述的基于实验室X射线源的中能X射线吸收谱仪，其特征在于，所述弯曲晶体(2)和探测器(3)均通过所述运动调节机构(5)安装在一光学平台(7)上，所述X射线源(1)直接固定在所述光学平台(7)上，且所述样品台(4)与所述探测器(3)彼此连接固定。

6.根据权利要求1所述的基于实验室X射线源的中能X射线吸收谱仪，其特征在于，所述运动调节机构(5)包括一步进电机和与该步进电机连接的一晶体多维调节机构(51)和一探测器多维调节机构(52)，所述晶体多维调节机构(51)从下到上依次排布的第一平移台(511)、升降台(512)、第一旋转台(513)、俯仰调节装置(514)和第二平移台(515)，所述弯曲晶体(2)固定于所述第二平移台(515)上；所述探测器多维调节机构(52)包括从下到上依次排布的第三平移台(521)、第四平移台(522)和第二旋转台(523)，所述探测器(3)固定于所述第二旋转台(523)上。