專利名稱：X射線分光器及礦物成分分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光學(xué)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種X射線分光器及礦物成分分 析儀。
背景技術(shù)：
礦物成分分析儀分為波長(zhǎng)色散型和能量色散型兩種，其主要區(qū)別在于有沒(méi)有X射 線分光器。具有X射線分光器的波長(zhǎng)色散型礦物成分分析儀較能量色散型分析儀有諸多 的優(yōu)點(diǎn)，例如其分辨率高、測(cè)量精度高等。因此目前常用礦物成分分析儀為波長(zhǎng)色散型，而 常用的波長(zhǎng)色散型礦物成分分析儀內(nèi)的分光晶體為平面結(jié)構(gòu)，但目前公知的曲面晶體分光 器還沒(méi)有在礦物成分分析儀上取得成功應(yīng)用，其主要原因是曲面分光晶體光路系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù) 雜，需要入射調(diào)整通道、出射調(diào)整通道等復(fù)雜的光路結(jié)構(gòu)，光路長(zhǎng)，需要抽真空設(shè)備來(lái)減少X 射線在光路傳播過(guò)程中由于空氣吸收引起的損失。這些原因?qū)е铝饲婢w分光器不能被 用于礦物成分分析儀上。

實(shí)用新型內(nèi)容鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型實(shí)施例的目的是提供一種X射線分 光器及礦物成分分析儀，其結(jié)構(gòu)緊湊，光路簡(jiǎn)單，不需要抽真空設(shè)備進(jìn)行抽真空，可用在流 程性工業(yè)中礦物成分分析儀上。本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種X射線分光器，包括分光器殼、晶體保持架、曲面分光晶體、入射鈹片窗口、出射鈹片窗口、入射調(diào)整窗 口和出射狹縫部件；所述曲面分光晶體和晶體保持架均設(shè)置在分光器殼內(nèi)，所述曲面分光晶體固定設(shè) 置在晶體保持架上；所述入射鈹片窗口和出射鈹片窗口分別設(shè)置在曲面分光晶體兩側(cè)的分光器殼上， 所述入射鈹片窗口、出射鈹片窗口與曲面分光晶體的弧形反射面之間呈三角形分布；所述入射調(diào)整窗口設(shè)置在入射鈹片窗口內(nèi)；所述出射狹縫部件設(shè)置在分光器殼內(nèi)的曲面分光晶體與出射鈹片窗口之間的光 路上。所述入射鈹片窗口由圓型鈹片和入射通孔構(gòu)成，所述入射通孔設(shè)置在分光器殼的 側(cè)壁上，所述圓型鈹片貼裝覆蓋在入射通孔的入口上；所述出射鈹片窗口由方型鈹片和出射通孔構(gòu)成，所述出射通孔設(shè)置在分光器殼的 另一側(cè)側(cè)壁上，所述方型鈹片貼裝覆蓋在出射通孔的出口上。所述圓型鈹片為直徑為15mm、厚度為0. 3mm的圓型鈹片。所述方型鈹片為長(zhǎng)27. 2mmX寬19. 2mmX厚0. 3mm的長(zhǎng)方型鈹片。所述入射調(diào)整窗口為圓柱體結(jié)構(gòu)，其上設(shè)有入射通孔，所述入射調(diào)整窗口能在入射鈹片窗口內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)調(diào)整進(jìn)入入射鈹片窗口后的X射線的角度和劑量。所述曲面分光晶體采用對(duì)數(shù)螺旋線型的曲面分光晶體。所述曲面分光晶體采用晶格間距為2d = 0. 402的氟化鋰晶體。所述出射狹縫部件為板狀結(jié)構(gòu)，其上設(shè)有通孔。所述分光器殼為六邊菱形結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型實(shí)施例還提供一種礦物成分分析儀，包括X射線管、高壓電源、特征X 射線檢測(cè)器和信號(hào)處理單元，還包括 X射線分光器，所述X射線分光器采用上述任一項(xiàng)所述的X射線分光器，所述X射 線分光器設(shè)置在X射線管與特征X射線檢測(cè)器之間，用于將X射線管激發(fā)出的多種金屬元 素的特征X射線中的一種分離出來(lái)。從上述本實(shí)用新型實(shí)施例提供的技術(shù)方案中可以看出，本實(shí)用新型實(shí)施例中通過(guò) 在入射鈹片窗口內(nèi)設(shè)置入射調(diào)整窗口和在出射光路上設(shè)置出射狹縫組件與固定設(shè)置的曲 面分光晶體配合，形成一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊的X射線分光器。在入射調(diào)整窗口與出射狹縫組 件的配合及曲面分光晶體的聚焦作用下，使得X射線在該分光器中的傳播距離極大的縮 短，從而使X射線在傳播過(guò)程中被空氣吸收的量減小，分光效率可以得到很大的提高，而且 使分光器在不抽真空的情況下使用成為可能。因此，該分光器可方便的應(yīng)用在礦物成分分 析儀上。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的分光器的結(jié)構(gòu)示意圖；具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例一本實(shí)施例一提供一種X射線分光器，該分光器可用在礦物成分分析儀上，如圖1所 示，該分光器包括分光器殼1、晶體保持架2、曲面分光晶體3、入射鈹片窗口 4、出射鈹片窗口 5、入射 調(diào)整窗口 6和出射狹縫部件7 ；其中，所述曲面分光晶體3和晶體保持架2均設(shè)置在分光器殼1內(nèi)，分光器殼1為 六邊菱形結(jié)構(gòu)，所述曲面分光晶體3固定設(shè)置在晶體保持架2上；所述的入射鈹片窗口 4和出射鈹片窗口 5分別設(shè)置在曲面分光晶體3兩側(cè)的分光 器殼1側(cè)壁上，所述入射鈹片窗口 4、出射鈹片窗口 5與曲面分光晶體4的弧形反射面之間 呈三角形分布；其中，所述入射鈹片窗口由圓型鈹片和入射通孔構(gòu)成，所述入射通孔設(shè)置在 分光器殼1的側(cè)壁上，所述圓型鈹片貼裝覆蓋在入射通孔的入口上，所述圓型鈹片一般采 用直徑為15mm、厚度為0. 3mm的圓型鈹片；而出射鈹片窗口由方型鈹片和出射通孔構(gòu)成，所 述出射通孔設(shè)置在分光器殼1的另一側(cè)側(cè)壁上，所述方型鈹片貼裝覆蓋在出射通孔的出口 上，方型鈹片一般采用長(zhǎng)方型鈹片，如可采用長(zhǎng)27. 2mmX寬19. 2mmX厚0. 3mm的長(zhǎng)方型鈹 片。這種入射鈹片窗口與出射鈹片窗口的設(shè)置，在入射端設(shè)置的圓型鈹片與出射端設(shè)置的 方型鈹片，可起到對(duì)分光器殼1內(nèi)進(jìn)行很好的防潮、防塵作用，從而避免了潮濕與灰塵對(duì)曲面分光晶體造成的影響，也使得該分光器在不用抽真空的情況下可以持續(xù)使用，不會(huì)因?yàn)?曲面分光晶體的受潮及受灰塵的影響，而使該分光器的精度及分光效率下降。所述的入射調(diào)整窗口 6設(shè)置在入射鈹片窗口 4內(nèi)；入射調(diào)整窗口 6為球形結(jié)構(gòu)，其 上設(shè)有入射通孔，所述入射調(diào)整窗口 6能在入射鈹片窗口內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，以調(diào)整進(jìn)入分光器的 入射鈹片窗口 4的X射線的角度和劑量；所述的出射狹縫部件7設(shè)置在分光器殼1內(nèi)的曲面分光晶體3與出射鈹片窗口 5 之間的光路上；出射狹縫部件7為板狀結(jié)構(gòu)，其上設(shè)有通孔用于使經(jīng)曲面分光晶體3反射后 的X射線輸出至出射鈹片窗口 5。上述分光器中的曲面分光晶體3可采用對(duì)數(shù)螺旋線型的曲面分光晶體，如采用晶 格間距為2d = 0. 402的氟化鋰(LiF)晶體。對(duì)曲面分光晶體3曲面弧度的確定，可采用下述方法如對(duì)某一元素的特征X射線 進(jìn)行分光，根據(jù)布拉格定律η λ =2dsine，計(jì)算出入射角θ ；將入射角θ -代入對(duì)數(shù)螺旋線方程，根據(jù)分光晶體殼的尺寸選擇適當(dāng)?shù)某跏贾岛?即可得到對(duì)應(yīng)的對(duì)數(shù)螺旋線型曲面；將曲面分光晶體和晶體保持架均加工成計(jì)算得到的曲 面形狀，并將曲面分光晶體固定在晶體保持架上。將固定有曲面分光晶體的晶體保持架固定于分光晶體殼內(nèi)，根據(jù)光路的位置關(guān)系 調(diào)整入射調(diào)整窗口和出射狹縫組件的位置，在得到滿足要求的分光效果后將晶體保持架固 定即可。上述分光器使用時(shí)，X射線經(jīng)由分光器殼上一側(cè)壁上的入射鈹片窗口經(jīng)入射調(diào)整 窗口進(jìn)入分光器殼內(nèi)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)入射調(diào)整窗口的位置來(lái)調(diào)節(jié)入射X射線的劑量和角度，進(jìn) 入的X射線輻照到曲面分光晶體的弧形反射面上，經(jīng)分光晶體分光后的特征X射線經(jīng)由出 射狹縫組件截取后，通過(guò)分光器殼另一側(cè)壁上出射鈹片窗口射出進(jìn)入光路系統(tǒng)。該分光器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，在入射調(diào)整窗口與出射狹縫組件的配合及曲面分光晶體 的聚焦作用下，使得X射線在該分光器中的傳播距離極大的縮短，從而使X射線在傳播過(guò)程 中被空氣吸收的量減小，分光效率得到很大的提高，而且使分光器在不抽真空的情況下使 用成為可能。實(shí)施例二本實(shí)施例二提供一種礦物成分分析儀，該分析儀包括Χ射線管、高壓電源、特征X 射線檢測(cè)器和信號(hào)處理單元，還包括X射線分光器，所述X射線分光器采用上述實(shí)施例一中給出的X射線分光器，所述 X射線分光器設(shè)置在X射線管與特征X射線檢測(cè)器之間，該X射線分光器用于將X射線管激 發(fā)出的多種金屬元素的特征X射線中的一種分離出來(lái)，傳送給特征X射線檢測(cè)器，從而通過(guò) 信號(hào)處理單元進(jìn)行處理，來(lái)完成礦物成分檢測(cè)。綜上所述，本實(shí)用新型實(shí)施例中通過(guò)在入射鈹片窗口內(nèi)設(shè)置入射調(diào)整窗口和在出 射光路上設(shè)置出射狹縫組件與固定設(shè)置的曲面分光晶體配合，形成一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊的X 射線分光器。在入射調(diào)整窗口與出射狹縫組件的配合及曲面分光晶體的聚焦作用下，使得X 射線在該分光器中的傳播距離極大的縮短，從而使X射線在傳播過(guò)程中被空氣吸收的量減 小，分光效率得到很大的提高，而且使分光器在不抽真空的情況下使用成為可能。因此，該 分光器可方便的應(yīng)用在礦物成分分析儀上。[0042] 以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式
，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到 的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該 以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求一種X射線分光器，其特征在于，包括分光器殼、晶體保持架、曲面分光晶體、入射鈹片窗口、出射鈹片窗口、入射調(diào)整窗口和出射狹縫部件；所述曲面分光晶體和晶體保持架均設(shè)置在分光器殼內(nèi)，所述曲面分光晶體固定設(shè)置在晶體保持架上；所述入射鈹片窗口和出射鈹片窗口分別設(shè)置在曲面分光晶體兩側(cè)的分光器殼上，所述入射鈹片窗口、出射鈹片窗口與曲面分光晶體的弧形反射面之間呈三角形分布；所述入射調(diào)整窗口設(shè)置在入射鈹片窗口內(nèi)；所述出射狹縫部件設(shè)置在分光器殼內(nèi)的曲面分光晶體與出射鈹片窗口之間的光路上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線分光器，其特征在于，所述入射鈹片窗口由圓型鈹片和 入射通孔構(gòu)成，所述入射通孔設(shè)置在分光器殼的側(cè)壁上，所述圓型鈹片貼裝覆蓋在入射通 孔的入口上；所述出射鈹片窗口由方型鈹片和出射通孔構(gòu)成，所述出射通孔設(shè)置在分光器殼的另一 側(cè)側(cè)壁上，所述方型鈹片貼裝覆蓋在出射通孔的出口上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的X射線分光器，其特征在于，所述圓型鈹片為直徑為15mm、厚 度為0. 3mm的圓型鈹片。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的X射線分光器，其特征在于，所述方型鈹片為長(zhǎng)27.2mmX寬 19. 2mm X厚0. 3mm的長(zhǎng)方型鈹片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線分光器，其特征在于，所述入射調(diào)整窗口為圓柱體結(jié) 構(gòu)，其上設(shè)有入射通孔，所述入射調(diào)整窗口能在入射鈹片窗口內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)調(diào)整進(jìn)入入射鈹 片窗口后的X射線的角度和劑量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線分光器，其特征在于，所述曲面分光晶體采用對(duì)數(shù)螺旋 線型的曲面分光晶體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的X射線分光器，其特征在于，所述曲面分光晶體采用晶格間距 為2d = 0. 402的氟化鋰晶體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線分光器，其特征在于，所述出射狹縫部件為板狀結(jié)構(gòu)， 其上設(shè)有通孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線分光器，其特征在于，所述分光器殼為六邊菱形結(jié)構(gòu)。
10.一種礦物成分分析儀，包括X射線管、高壓電源、特征X射線檢測(cè)器和信號(hào)處理單 元，其特征在于，還包括X射線分光器，所述X射線分光器采用上述權(quán)利要求1 9任一項(xiàng)所述的X射線分光 器，所述X射線分光器設(shè)置在X射線管與特征X射線檢測(cè)器之間。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種X射線分光器及礦物成分分析儀，屬光學(xué)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。該分光器包括分光器殼、晶體保持架、曲面分光晶體、入射鈹片窗口、出射鈹片窗口、入射調(diào)整窗口和出射狹縫部件；曲面分光晶體和晶體保持架均設(shè)置在分光器殼內(nèi)，曲面分光晶體固定設(shè)置在晶體保持架上；入射鈹片窗口和出射鈹片窗口分別設(shè)置在曲面分光晶體兩側(cè)的分光器殼上，入射鈹片窗口、出射鈹片窗口與曲面分光晶體的弧形反射面之間呈三角形分布；入射調(diào)整窗口設(shè)置在入射鈹片窗口內(nèi)；出射狹縫部件設(shè)置在分光器殼內(nèi)的曲面分光晶體與出射鈹片窗口之間的光路上。該分光器縮短X射線傳播距離，減小X射線傳播中被空氣吸收，可提高礦物成分分析儀的分辨率和測(cè)量精度。
文檔編號(hào)G01N23/22GK201653941SQ20102013254
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月16日
發(fā)明者周俊武, 徐寧, 李建國(guó), 王慶凱, 趙建軍, 陸博, 韓龍 申請(qǐng)人:北京礦冶研究總院