專利名稱：用于大氣顆粒單顆粒分析的微束x射線熒光設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于"坪區(qū)"毛細(xì)管X射線會(huì)聚透鏡的微束X射線分析設(shè)備。 "坪區(qū)"毛細(xì)管X射線會(huì)聚透鏡是利用多毛細(xì)管將發(fā)散的X射線會(huì)聚為帶有"坪區(qū)"的微焦 斑，"坪區(qū)"處x射線強(qiáng)度分布均勻度(強(qiáng)度最大值和最小值之差除以強(qiáng)度平均值)高，且 具有較高的功率密度增益(單位面積上強(qiáng)度)，基于"坪區(qū)"毛細(xì)管x射線會(huì)聚透鏡的微束 x射線分析設(shè)備特別適用于對(duì)大氣顆粒物等微小顆粒物進(jìn)行單顆粒分析。
背景技術(shù)：
隨著分析技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)大氣顆粒物的研究已從早期的總體顆粒物樣品分析
轉(zhuǎn)到了單顆粒分析。這是因?yàn)榭傮w顆粒物樣品分析只能代表樣品中組分的平均效果，而單
顆粒分析能夠提供總體顆粒物分析方法無法提供的大量信息；同時(shí)，由于單顆粒分析所需 樣品量可以很少，所以，進(jìn)行單顆粒分析時(shí)，所需樣品的采樣時(shí)間短，這使得對(duì)大氣顆粒物 短期組分變化的測(cè)量更精確。此外，單顆粒分析的數(shù)據(jù)可以作為人為源或自然源的"指紋" 能譜，為大氣顆粒物的源解析提供重要的依據(jù)?；?坪區(qū)"毛細(xì)管X射線會(huì)聚透鏡的微 束X射線分析設(shè)備在大氣顆粒物單顆粒分析中有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)橐话愕拿?xì)管X光透 鏡是沒有"坪區(qū)"的，但此種沒有"坪區(qū)"的毛細(xì)管X光透鏡焦斑處的X射線強(qiáng)度分布是高 斯分布，這不適合于對(duì)大氣顆粒物進(jìn)行單顆粒分析，這是由于毛細(xì)管X光透鏡的焦斑直徑 大于單顆粒的直徑，所以利用該譜儀對(duì)大氣顆粒物進(jìn)行單顆粒分析時(shí)，一個(gè)單顆粒的整個(gè) 體積都浸沒在透鏡焦斑中，眾所周知，即使是大氣顆粒物單顆粒，其中的元素分布也是不均 勻的，并且其形狀也不規(guī)則，所以，如果毛細(xì)管X光透鏡的焦斑處強(qiáng)度分布是不均勻的(如 高斯分布)，則得到的單顆粒能譜上特征峰的相對(duì)強(qiáng)度因其在焦斑中位置的改變而改變，顯 然，這種與單顆粒在焦斑中的位置有關(guān)的能譜不能稱為單顆粒的"指紋"能譜。為了獲得真 正意義上的大氣顆粒物單顆粒"指紋"能譜，照射在單顆粒上X射線束強(qiáng)度分布要盡量均 勻，并且功率密度增益要高。利用"坪區(qū)"毛細(xì)管X射線會(huì)聚透鏡會(huì)聚X射線源可以滿足上 述要求，現(xiàn)在國際上還沒有該類基于"坪區(qū)"毛細(xì)管X射線會(huì)聚透鏡的微束X射線分析設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容現(xiàn)有的基于毛細(xì)管X射線光學(xué)器件的微束X射線分析設(shè)備都是采用沒有"坪區(qū)"的 毛細(xì)管X射線會(huì)聚透鏡，這些設(shè)備不適合于對(duì)大氣顆粒物進(jìn)行單顆粒分析。 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，為了保證能夠利用基于毛細(xì)管 X射線光學(xué)器件的微束X射線分析設(shè)備獲得大氣顆粒物單顆粒"指紋"能譜，采用基于"坪 區(qū)"毛細(xì)管X射線會(huì)聚透鏡的微束X射線分析設(shè)備來對(duì)大氣顆粒物進(jìn)行單顆粒分析。 我們?cè)O(shè)計(jì)的"坪區(qū)"毛細(xì)管X射線會(huì)聚透鏡的"坪區(qū)"大小在1-60微米范圍內(nèi)，適 用于對(duì)O. 2-40keV范圍內(nèi)X射線進(jìn)行會(huì)聚，"坪區(qū)"處X射線強(qiáng)度分布均勻度在2% _6%范 圍內(nèi)，"坪區(qū)"處功率密度增益的數(shù)量級(jí)在102_103范圍內(nèi)。 本實(shí)用新型的有益效果是，利用基于"坪區(qū)"毛細(xì)管X射線會(huì)聚透鏡的微束X射線分析設(shè)備對(duì)大氣顆粒物進(jìn)行單顆粒分析，便于快速獲得元素特征峰相對(duì)強(qiáng)度與單顆粒在 "坪區(qū)"中位置無關(guān)的能譜——單顆粒"指紋"譜。

圖1是基于"坪區(qū)"毛細(xì)管X射線會(huì)聚透鏡的微束X射線分析設(shè)備； 圖2基于"坪區(qū)"毛細(xì)管X射線會(huì)聚透鏡的示意圖； 圖3是"坪區(qū)"毛細(xì)管X射線會(huì)聚透鏡截面圖。
具體實(shí)施方式參見圖1，基于"坪區(qū)"毛細(xì)管X射線會(huì)聚透鏡的微束X射線分析設(shè)備有X射線光 源1、"坪區(qū)"毛細(xì)管X射線會(huì)聚透鏡2、針孔光闌3、樣品臺(tái)4、顯微鏡5和探測(cè)器6組成。X 射線光源1發(fā)出的X射線經(jīng)"坪區(qū)"毛細(xì)管X射線會(huì)聚透鏡會(huì)聚成帶有"坪區(qū)"的微焦斑，利 用針孔光闌3濾掉"坪區(qū)"外的X射線，樣品在顯微鏡5監(jiān)視下放在"坪區(qū)"中，探測(cè)器6探 測(cè)來自樣品的X射線信號(hào)。 參見圖2，"坪區(qū)"毛細(xì)管X射線會(huì)聚透鏡的入口端直徑0&和出口端直徑D。ut與其 最大截面的直徑Dmax相比，前者較??；"坪區(qū)"毛細(xì)管X射線會(huì)聚透鏡入口焦距^和出口焦 距f2可以相等也可以不等；透鏡的長度1根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件而定。 參見圖3，構(gòu)成"坪區(qū)"毛細(xì)管X射線會(huì)聚透鏡的單毛細(xì)管的直徑是不同的，中間單 毛細(xì)管的直徑大，外層單毛細(xì)管的直徑小，這便于保證"坪區(qū)"處具有較高的X射線強(qiáng)度分 布均勻度。 下面給出基于"坪區(qū)"毛細(xì)管X射線會(huì)聚透鏡的微束X射線分析設(shè)備的實(shí)例基于 "坪區(qū)"毛細(xì)管X射線會(huì)聚透鏡和轉(zhuǎn)靶X射線源微束X射線分析設(shè)備的檢測(cè)限為20ppm左 右，"坪區(qū)"毛細(xì)管X射線會(huì)聚透鏡共有289000根單毛細(xì)管構(gòu)成，在沿垂直于透鏡中心線的 方向截面上，每根毛細(xì)管的內(nèi)徑大小不同，在最大橫截面上，外層每根毛細(xì)管的內(nèi)徑約為4 微米，中間每根毛細(xì)管的內(nèi)徑約為7微米，在17. 4keV能量點(diǎn)，透鏡長度、入口端直徑、出口 端直徑、最大截面直徑、入口焦距、出口焦距、"坪區(qū)"處X射線強(qiáng)度分布均勻度、"坪區(qū)"直徑 和功率密度增益分別為67mm、5mm、6mm、9mm、78mm、90mm、3. 4%、20和1100。
權(quán)利要求一種用于大氣顆粒單顆粒分析的微束X射線熒光設(shè)備，包括X射線光源、針孔光闌、樣品、顯微鏡、探測(cè)器，其特征在于該譜儀還包括在X射線光源和針孔光闌之間加有一“坪區(qū)”毛細(xì)管X射線會(huì)聚透鏡。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大氣顆粒單顆粒分析的微束X射線熒光設(shè)備，其特征在 于"坪區(qū)"毛細(xì)管X射線會(huì)聚透鏡的入口端直徑Din和出口端直徑D。ut與其最大截面的直徑Dmax相比，前者較小；"坪區(qū)"毛細(xì)管X射線會(huì)聚透鏡入口焦距^和出口焦距f2可以相等也可以不等；透鏡的長度1根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件而定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大氣顆粒單顆粒分析的微束X射線熒光設(shè)備，其特征在于構(gòu)成"坪區(qū)"毛細(xì)管X射線會(huì)聚透鏡的單毛細(xì)管的直徑是不同的，中間單毛細(xì)管的直徑大，外層單毛細(xì)管的直徑小。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大氣顆粒單顆粒分析的微束X射線熒光設(shè)備，其特征在 于"坪區(qū)"大小在1-60微米范圍內(nèi)，適用于對(duì)0. 2-40keV范圍內(nèi)X射線進(jìn)行會(huì)聚，"坪區(qū)" 處乂射線強(qiáng)度分布均勻度在2%-6%范圍內(nèi)，"坪區(qū)"處功率密度增益的數(shù)量級(jí)在102-103范 圍內(nèi)。
專利摘要基于“坪區(qū)”毛細(xì)管X射線會(huì)聚透鏡的微束X射線分析設(shè)備，它包括X射線光源、針孔光闌、“坪區(qū)”毛細(xì)管X射線會(huì)聚透鏡、樣品、顯微鏡、探測(cè)器，本設(shè)備的核心部件是“坪區(qū)”毛細(xì)管X射線會(huì)聚透鏡。由于“坪區(qū)”毛細(xì)管X射線會(huì)聚透鏡微焦斑的“坪區(qū)”處X射線強(qiáng)度分布均勻度高，且具有較高的功率密度增益，所以該譜儀特別適用于對(duì)大氣顆粒物等微小顆粒物進(jìn)行單顆粒分析快速獲得元素特征峰相對(duì)強(qiáng)度與單顆粒在“坪區(qū)”中位置無關(guān)的能譜——單顆?！爸讣y”譜。
文檔編號(hào)G01N15/14GK201477030SQ20092014567
公開日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月20日
發(fā)明者劉志國, 孫天希, 楊科, 滕玥鵬 申請(qǐng)人:北京師范大學(xué)