專(zhuān)利名稱(chēng)：對(duì)不規(guī)則樣品直接進(jìn)行分析的能量色散x射線熒光光譜儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于分析儀器領(lǐng)域，涉及一種適應(yīng)RoHS等環(huán)保指令專(zhuān)用的能量色散X 射線熒光光譜儀，特別是指一種針對(duì)不規(guī)則復(fù)雜樣品，能夠方便準(zhǔn)確的對(duì)被測(cè)量區(qū)域進(jìn)行 定位的具有垂直照射光路的能量色散X射線熒光光譜儀。
技術(shù)背景RoHS指令是一項(xiàng)強(qiáng)制執(zhí)行的環(huán)保指令，2006年7月1日開(kāi)始在歐盟國(guó)家實(shí)施，隨 后美國(guó)、日本、韓國(guó)等世界各國(guó)相繼實(shí)行，中國(guó)于2007年7月1日開(kāi)始實(shí)施；其主要內(nèi)容為 限制電子電器產(chǎn)品中對(duì)環(huán)境和人體造成巨大危害的鉛、鎘、汞、鉻VI、多溴聯(lián)苯、多溴聯(lián)苯醚 的使用，限值標(biāo)準(zhǔn)為鎘100ppm，其它物質(zhì)為lOOOppm。隨著RoHS指令的相繼實(shí)施，世界各國(guó)的各種環(huán)保指令也不斷推出，例如汽車(chē)ELV 指令、EN71玩具指令、無(wú)商指令等。為了保證電子電器產(chǎn)品符合RoHS等環(huán)保指令的要求，在電子產(chǎn)品的物料進(jìn)廠、生 產(chǎn)過(guò)程中、產(chǎn)品出廠等各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，都需要對(duì)電子產(chǎn)品進(jìn)行大批量的抽樣檢測(cè)，以確保產(chǎn) 品達(dá)到環(huán)保指令要求的限值標(biāo)準(zhǔn)。作為常用的元素分析技術(shù)手段，能量色散X射線熒光光譜儀由于具有快速、無(wú)損、 樣品分析成本極低的技術(shù)特點(diǎn)，已經(jīng)在RoHS等環(huán)保指令篩選檢測(cè)、電子產(chǎn)品環(huán)保質(zhì)量管控 方面得到了廣泛的應(yīng)用。由于針對(duì)RoHS等環(huán)保指令應(yīng)用的X熒光光譜儀，測(cè)量對(duì)象中的關(guān) 注元素含量均為PPm數(shù)量級(jí)的微量，因此，光路的具體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)于能否得到準(zhǔn)確的測(cè)量
結(jié)果至關(guān)重要。按照能量色散X射線熒光分析技術(shù)的經(jīng)典理論，源級(jí)X射線對(duì)樣品的入射角為 45°，樣品X熒光射線到達(dá)探測(cè)器的反射角也為45°，也就是說(shuō)，源級(jí)入射的X射線與探 測(cè)器軸線的夾角為90° (如圖1、圖2所示)時(shí)，X熒光光譜中的康普頓散射最小，最有利 于被測(cè)量樣品的元素含量的分析；因此，目前所有用于RoHS等環(huán)保指令對(duì)有害物質(zhì)篩選檢 測(cè)的X射線熒光光譜分析儀均采用了此種光路結(jié)構(gòu)。但是，由于X熒光分析技術(shù)的技術(shù)特 點(diǎn)，X射線熒光分析要求光斑所照射到的被測(cè)量樣品必須是均質(zhì)材料，才能夠保證測(cè)量的準(zhǔn) 確性；因此，采用此種光路結(jié)構(gòu)的X射線熒光光譜分析儀無(wú)法對(duì)外形不規(guī)則的樣品的光斑 位置進(jìn)行準(zhǔn)確的定位；為了保證物質(zhì)組成較為復(fù)雜的、并且形狀不規(guī)則的電子元件、電子部 件、電子結(jié)構(gòu)件、電路板等測(cè)量的準(zhǔn)確性，需要對(duì)上述部件進(jìn)行破壞性拆分，并且一直拆分 至均質(zhì)材料，才可以使用此種光路結(jié)構(gòu)的X射線熒光光譜儀進(jìn)行分析。這樣，造成了 X射線 熒光光譜儀的分析成本大幅提高，分析時(shí)間大幅增加
實(shí)用新型內(nèi)容
針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種新型針對(duì)RoHS等環(huán)保指令 專(zhuān)用的，能夠方便準(zhǔn)確的對(duì)被測(cè)量區(qū)域進(jìn)行定位的新型對(duì)不規(guī)則復(fù)雜樣品直接進(jìn)行分析測(cè) 量的能量色散X射線熒光光譜分析儀，在保證分析準(zhǔn)確度的前提下，避免對(duì)被測(cè)量樣品進(jìn)行拆分而直接進(jìn)行定位和測(cè)量，從而可以大幅度節(jié)省由于對(duì)被測(cè)量樣品破壞性機(jī)械拆分而 造成的分析成本支出。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案一種對(duì)不規(guī)則復(fù)雜樣品直接進(jìn)行分析測(cè)量的能量色散X射線熒光光譜儀，包括X 光管、準(zhǔn)直器、濾光片、載物平臺(tái)、探測(cè)器和分析系統(tǒng)，所述載物平臺(tái)水平放置，樣品放于載 物平臺(tái)上，X光管安裝在載物平臺(tái)下方，且其發(fā)出的X射線穿過(guò)準(zhǔn)直器和濾光片垂直于樣 品；探測(cè)器以一設(shè)定角度安裝在載物平臺(tái)下部，探測(cè)器圓柱頭靠近樣品并能接收X射線照 射樣品激發(fā)的特征X熒光。其中，探測(cè)器與載物平臺(tái)的安裝角度為銳角，可以為45°。其中，X光管為端窗管或側(cè)窗管。探測(cè)器為半導(dǎo)體探測(cè)器，如Si-PIN探測(cè)器或SDD 探測(cè)器。所述能量色散X射線熒光光譜儀還設(shè)有攝像裝置，包括攝像頭和反射鏡，攝像頭 安裝在載物平臺(tái)下方位于樣品的一側(cè)，并水平正對(duì)X光管發(fā)出的X射線方向，反射鏡與攝像 頭呈45°角固定在載物平臺(tái)下方位于X射線光路中。采用以上設(shè)計(jì)，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種垂直照射光路，X光管產(chǎn)生的X射線線束的 軸線與載物平臺(tái)(被測(cè)量樣品表面)呈垂直狀態(tài)，這樣即使被測(cè)量樣品形狀是不規(guī)則的， 無(wú)法使被測(cè)量樣品表面與載物平臺(tái)的平面重合，也可以準(zhǔn)確方便的對(duì)被測(cè)量樣品的X射線 照射區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確定位，因此無(wú)需對(duì)被測(cè)量樣品進(jìn)行復(fù)雜的破壞性拆分而直接進(jìn)行分析測(cè) 量，可以避免對(duì)被測(cè)試樣品的破壞，與現(xiàn)有能量色散X射線熒光光譜儀相比，可以大幅度降 低分析成本、縮短分析時(shí)間、簡(jiǎn)化分析流程。本實(shí)用新型廣泛應(yīng)用于RoHS等環(huán)保指令中隊(duì) 不規(guī)則復(fù)雜樣品(例如電路板、電器結(jié)構(gòu)部件等)直接進(jìn)行分析測(cè)量，而無(wú)需進(jìn)行樣品的拆 分。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的光路布置，對(duì)于規(guī)則樣品可以準(zhǔn)確定位X射線束光斑位置；圖2為現(xiàn)有技術(shù)的光路布置，對(duì)于不規(guī)則樣品(如電路板、電子組件等)則無(wú)法 準(zhǔn)確確定X射線束光斑的照射位置；圖3為本實(shí)用新型部件裝配結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型光路布置，對(duì)于不規(guī)則樣品(如電路板、電子組件等)可準(zhǔn)確確 定X射線束光斑的照射位置。圖5為本實(shí)用新型中加設(shè)攝像裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型提供了一種針對(duì)RoHS等環(huán)保指令使用的、避免對(duì)樣品進(jìn)行破壞性拆 分的能量色散X射線熒光光譜儀，與現(xiàn)有能量色散X射線熒光光譜儀具有類(lèi)似的組成，不同 之處在于設(shè)計(jì)了一種垂直照射光路，X光管產(chǎn)生的X射線線束的軸線與載物平臺(tái)(被測(cè)量樣 品表面)呈垂直狀態(tài)，這樣即使被測(cè)量樣品形狀是不規(guī)則的，無(wú)法使被測(cè)量樣品表面與載 物平臺(tái)的平面重合，也可以準(zhǔn)確方便的對(duì)被測(cè)量樣品的X射線照射區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確定位。以 下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。[0020]圖3顯示了本實(shí)用新型的一個(gè)基本實(shí)施例的裝配示意圖，其中，載物平臺(tái)1水平放 置，樣品S的檢測(cè)面在下置于載物平臺(tái)1上(參見(jiàn)圖4)，X光管2通過(guò)一固定件4安裝在載 物平臺(tái)1下方，并使發(fā)出的X射線穿過(guò)準(zhǔn)直器和濾光片(圖中未表示)后垂直照射到樣品 S ；探測(cè)器3以一設(shè)定角度通過(guò)一連接件5安裝在載物平臺(tái)下部，探測(cè)器3的圓柱頭靠近樣 品S以盡可能地接收X射線照射樣品激發(fā)的特征X熒光，探測(cè)器3與載物平臺(tái)1的安裝角 度可以選擇0-90° (不含端值)的任意位置，為方便部件的擺放，一般選擇45°為宜。由 此，并結(jié)合參見(jiàn)圖4所示的光路，X光管2發(fā)出的X射線垂直照射樣品S、不規(guī)則樣品S被垂 直X射線激發(fā)產(chǎn)生特征X熒光(向各個(gè)方向發(fā)出)、探測(cè)器3在某一角度接收該特征X熒光 并再進(jìn)入后續(xù)系統(tǒng)完成對(duì)被測(cè)量樣品中元素含量的分析。圖4光路的幾何布置還表明，在 測(cè)量不規(guī)則樣品(如電路板、電子組件等復(fù)雜樣品)時(shí)，可以準(zhǔn)確的定位X射線束的光斑位 置。本實(shí)用新型中，X光管為X射線源，可采用現(xiàn)有的端窗管或側(cè)窗管，直接與載物平 臺(tái)固定或與儀器的其它框架式結(jié)構(gòu)固定，安裝時(shí)滿足X光管發(fā)出的X射線穿過(guò)準(zhǔn)直器和濾 光片后能垂直照射到樣品；探測(cè)器可采用半導(dǎo)體探測(cè)器(如Si-PIN探測(cè)器、SDD探測(cè)器 等)，直接與載物平臺(tái)固定或與儀器的其它框架式結(jié)構(gòu)固定，安裝時(shí)滿足其能接收到樣品發(fā) 出的特征X熒光；其它部件均可采用現(xiàn)有能量色散X射線熒光光譜儀中的現(xiàn)有部件。本實(shí)用新型中，可以設(shè)攝像裝置以便實(shí)時(shí)監(jiān)視樣品狀態(tài)，如圖5所示，攝像頭6被 安裝在載物平臺(tái)1下方位于樣品的一側(cè)(圖中所示在X射線束右方)，并水平正對(duì)X光管 2發(fā)出的X射線方向，一反射鏡7與攝像頭6呈45°角固定在載物平臺(tái)1下方位于X射線 束光路中，如此可以通過(guò)攝像頭6和反射鏡7的反射光對(duì)被測(cè)樣品的被測(cè)部位進(jìn)行照相并 輸出至顯示終端，以便實(shí)時(shí)監(jiān)視樣品狀態(tài)。本實(shí)用新型的垂直照射光路裝置，相對(duì)于現(xiàn)有RoHS等環(huán)保指令的X熒光分析設(shè)備 結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、X射線束光斑定位準(zhǔn)確可靠，從而可以無(wú)需拆分、直接對(duì)不規(guī)則形狀的 樣品進(jìn)行X熒光分析的優(yōu)點(diǎn)；可以大幅度節(jié)省樣品拆分造成的分析成本，縮短分析時(shí)間，簡(jiǎn) 化操作流程。
權(quán)利要求1.一種對(duì)不規(guī)則復(fù)雜樣品直接進(jìn)行分析測(cè)量的能量色散X射線熒光光譜儀，包括X光 管、準(zhǔn)直器、濾光片、載物平臺(tái)、探測(cè)器和分析系統(tǒng)，其特征在于所述載物平臺(tái)水平放置，樣 品放于載物平臺(tái)上，X光管安裝在載物平臺(tái)下方，且其發(fā)出的X射線穿過(guò)準(zhǔn)直器和濾光片垂 直于樣品；探測(cè)器以一設(shè)定角度安裝在載物平臺(tái)下部，探測(cè)器圓柱頭靠近樣品并能接收X 射線照射樣品激發(fā)的特征X熒光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述能量色散X射線熒光光譜儀，其特征在于探測(cè)器與載物平臺(tái) 的安裝角度為銳角。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述能量色散X射線熒光光譜儀，其特征在于探測(cè)器與載物平臺(tái) 的安裝角度為45°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述能量色散X射線熒光光譜儀，其特征在于-X光管為端窗管或側(cè)窗管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述能量色散X射線熒光光譜儀，其特征在于探測(cè)器為 半導(dǎo)體探測(cè)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述能量色散X射線熒光光譜儀，其特征在于探測(cè)器為Si-PIN探 測(cè)器或SDD探測(cè)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述能量色散X射線熒光光譜儀，其特征在于還設(shè)有攝像 裝置，包括攝像頭和反射鏡，攝像頭安裝在載物平臺(tái)下方位于樣品的一側(cè)，并水平正對(duì)X光 管發(fā)出的X射線方向，反射鏡與攝像頭呈45°角固定在載物平臺(tái)下方位于X射線光路中。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述能量色散X射線熒光光譜儀，其特征在于還設(shè)有攝像裝置，包 括攝像頭和反射鏡，攝像頭安裝在載物平臺(tái)下方位于樣品的一側(cè)，并水平正對(duì)X光管發(fā)出 的X射線方向，反射鏡與攝像頭呈45°角固定在載物平臺(tái)下方位于X射線光路中。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述能量色散X射線熒光光譜儀，其特征在于還設(shè)有攝像裝置，包 括攝像頭和反射鏡，攝像頭安裝在載物平臺(tái)下方位于樣品的一側(cè)，并水平正對(duì)X光管發(fā)出 的X射線方向，反射鏡與攝像頭呈45°角固定在載物平臺(tái)下方位于X射線光路中。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型一種對(duì)不規(guī)則復(fù)雜樣品直接進(jìn)行分析測(cè)量的能量色散X射線熒光光譜儀，包括X光管、準(zhǔn)直器、濾光片、載物平臺(tái)、探測(cè)器和分析系統(tǒng)，所述載物平臺(tái)水平放置，樣品放于載物平臺(tái)上，X光管安裝在載物平臺(tái)下方，且其發(fā)出的X射線穿過(guò)準(zhǔn)直器和濾光片垂直于樣品；探測(cè)器以一設(shè)定角度安裝在載物平臺(tái)下部，探測(cè)器圓柱頭靠近樣品并能接收X射線照射樣品激發(fā)的特征X熒光。本實(shí)用新型廣泛應(yīng)用于RoHS等環(huán)保指令中隊(duì)不規(guī)則復(fù)雜樣品(例如電路板、電器結(jié)構(gòu)部件等)直接進(jìn)行分析測(cè)量，而無(wú)需進(jìn)行樣品的拆分。
文檔編號(hào)G01N23/223GK201909767SQ20102067139
公開(kāi)日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者楊李鋒 申請(qǐng)人:納優(yōu)科技(北京)有限公司