[发明专利]一种自适应束斑X射线衍射仪

说明书

本发明涉及一种自适应束斑X射线衍射仪，包括：X射线源系统，X射线滤波片，毛细管微会聚X光透镜，索拉狭缝，光管运动系统，高精度XYZθ₁‑θ₂五维运动系统，X射线探测器，闭环水冷系统或冷却风扇，CCD相机，电子学系统，控制系统和计算机；其中，X射线源系统、X射线滤波片和毛细管微会聚X光透镜成直线置于光管运动系统上；CCD相机的轴线通过样品中心；X射线探测器和索拉狭缝成直线安装于高精度XYZθ₁‑θ₂五维运动系统的θ₂转角上；X射线探测器、CCD相机、电子学系统与计算机电连接；控制系统与光管运动系统、高精度XYZθ₁‑θ₂五维运动系统电连接；可根据样品待测点直径自适应的调节X射线束斑直径；具备X射线衍射和X射线荧光两种模式，可探测物相或元素的二维分布。

技术领域

本发明涉及一种X射线衍射技术和能量色散X射线荧光技术，具体涉及一种自适应束斑X射线衍射仪。

背景技术

X射线衍射是一种广泛应用于判别晶体物相结构的分析技术，其原理是从X射线源(X射线管等)发射出来的X射线经过单色化后，入射到样品表面某一晶面上时，在特定角度会产生强的衍射。其中晶面间距d在符合布拉格方程2dsinθ＝nλ的条件下，通过样品平面与衍射X射线的夹角θ值计算出晶面间距d，就可以判别出样品的晶体结构。

常规的X射线衍射实验装置如图1所示，由X射线源系统1、单色器2、X射线准直系统3和4、测角仪与样品架5、X射线探测器6、电子学系统7、计算机8等部分组成。一般X射线源系统1为功率2000W的X射线管；多数衍射仪配有石墨弯晶作为单色器2；X射线准直系统3和4一般由宽度为1mm，高度为15mm的狭缝准直器组成；测角仪与样品架5在结构上是一体的，样品固定在样品架上；X射线源系统1与样品、样品与X射线探测器6之间的空间尺寸均大于400mm；X射线探测器6采用NaI晶体探测器。

目前常规的X射线衍射实验装置存在以下缺陷：(1)无法根据样品实际所需自适应地调整X射线束斑的大小；(2)无法精确地实现表面不平整样品或表面弯曲样品的X射线衍射分析；(3)无法探测样品的化学元素组成信息、元素二维分布以及物相二维分布；(4)设备复杂和昂贵。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明结合X射线衍射技术、CCD相机技术以及毛细管X光调控技术，研发一种具备根据样品待分析区域面积自适应调节X射线束斑直径功能的X射线衍射仪。该衍射仪能根据程序自动测量CCD相机中观测的样品待测点的内切圆直径，自适应地调节照射到样品表面的X射线束斑直径为0.2mm～2mm，使得照射X射线束斑既能满足微米量级的微区分析需求也能满足毫米量级的常规分析需求，同时能对表面不平整样品或表面弯曲样品进行准确的物相分析，并且具有能量色散X射线荧光分析模式可以进行元素分析。另一方面，该衍射仪可以通过二维连续扫描探测物相分布或元素分布。

本发明是通过以下技术方案实现的：