能量色散x射線熒光光譜儀的溫控裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及X射線熒光分析領(lǐng)域，特別涉及一種根據(jù)環(huán)境溫度動(dòng)態(tài)控制能量色散X射線熒光光譜儀溫度的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]能量色散X射線熒光光譜儀是一種通過(guò)激發(fā)源激發(fā)待測(cè)物質(zhì)的特征X射線，并用檢測(cè)器檢測(cè)該特征X射線的能量與相應(yīng)強(qiáng)度，進(jìn)行元素的定性、定量分析的儀器。常用的激發(fā)源包括X射線管、放射性核素、同步輻射光源以及質(zhì)子激發(fā)源，其中X射線管因其自身的安全性、可調(diào)性等優(yōu)勢(shì)被廣泛使用。
[0003]X射線管功率一般在幾瓦到上百瓦不等，功率不高，每次激發(fā)不會(huì)產(chǎn)生過(guò)高熱量，故而，能量色散X射線熒光光譜儀大多采用自然散熱，少量采用風(fēng)冷散熱，但存在以下缺陷:
[0004]1、不能滿(mǎn)足長(zhǎng)時(shí)間激發(fā)的需求
[0005]近來(lái)，能量色散X射線熒光光譜儀越來(lái)越多被應(yīng)用于對(duì)痕量元素的檢測(cè)，待測(cè)物質(zhì)的元素濃度極低，需要延長(zhǎng)激發(fā)時(shí)間從而提高靈敏度。X射線管功率雖小，但長(zhǎng)時(shí)間激發(fā)且僅采用自然散熱或風(fēng)冷散熱，使得熱量不能及時(shí)散出，儀器存在較大風(fēng)險(xiǎn)，且X射線管性能變差。
[0006]2、不能滿(mǎn)足探測(cè)器的散熱需求
[0007]能量色散X射線熒光光譜儀中一般采用半導(dǎo)體探測(cè)器，內(nèi)部裝有TEC進(jìn)行制冷，以提高探測(cè)器的分辨率。但TEC制冷過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致探測(cè)器外殼及附近環(huán)境溫度升高，而TEC制冷能力有限，在外部溫度上升到一定溫度后，內(nèi)部TEC將無(wú)法繼續(xù)維持設(shè)定的制冷溫度，導(dǎo)致探測(cè)器性能變差，不穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)方案中的不足，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精確溫控、適用性強(qiáng)、性能穩(wěn)定的能量色散X射線熒光光譜儀的溫控裝置。
[0009]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0010]一種能量色散X射線熒光光譜儀的溫控裝置，包括:發(fā)熱模塊，所述溫控裝置進(jìn)一步包括:
[0011]導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)連接發(fā)熱模塊和制冷器；
[0012]制冷器，所述制冷器對(duì)所述導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)和發(fā)熱模塊制冷；
[0013]散熱器，所述散熱器與所述制冷器相連；
[0014]溫度傳感器，所述溫度傳感器監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度和所述發(fā)熱模塊的溫度；
[0015]控制模塊，所述控制模塊連接所述發(fā)熱模塊、溫度傳感器、散熱器和制冷器。
[0016]進(jìn)一步，所述溫控裝置進(jìn)一步包括:環(huán)境濕度傳感器。
[0017]進(jìn)一步，所述發(fā)熱模塊為X射線管或/和探測(cè)器。
[0018]進(jìn)一步，所述導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)由導(dǎo)熱材料制成，所述導(dǎo)熱材料可以是導(dǎo)熱硅脂、導(dǎo)熱墊片、導(dǎo)熱膠、導(dǎo)熱凝膠或?qū)嵯嘧儾牧稀?br>[0019]進(jìn)一步，所述散熱器可以是風(fēng)冷散熱器或水冷散熱器。
[0020]作為優(yōu)選，所述散熱器是散熱片或散熱棒。
[0021]進(jìn)一步，所述制冷器可以是TEC制冷器、渦旋制冷器或壓縮機(jī)制冷器。
[0022]作為優(yōu)選，所述制冷器可以是TEC制冷器。
[0023]本發(fā)明還提供一種能量色散X射線熒光光譜儀的溫控方法，包括以下步驟:
[0024](Al)溫度傳感器監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度和所述發(fā)熱模塊的溫度，將溫度信息反饋至控制模塊；
[0025](A2)所述控制模塊協(xié)調(diào)散熱器和制冷器共同工作，將發(fā)熱模塊溫度控制在環(huán)境溫度與發(fā)熱模塊最高溫度上限之間。
[0026]作為優(yōu)選，所述步驟(A2)中，控制所述發(fā)熱模塊溫度與環(huán)境溫度保持一致。
[0027]進(jìn)一步，所述溫控方法采用前述任一所述的溫控裝置對(duì)溫度進(jìn)行控制。
[0028]作為優(yōu)選，所述溫控方法進(jìn)一步包括以下步驟:
[0029](BI)環(huán)境濕度傳感器監(jiān)測(cè)環(huán)境濕度，所述控制模塊接收環(huán)境濕度信息；
[0030](B2)環(huán)境濕度較高時(shí)，所述控制模塊協(xié)調(diào)散熱器和制冷器共同工作，將發(fā)熱模塊溫度控制在環(huán)境溫度與發(fā)熱模塊最高溫度上限之間；環(huán)境濕度較低時(shí)，所述控制模塊控制發(fā)熱模塊溫度在露點(diǎn)溫度和環(huán)境溫度之間。
[0031]進(jìn)一步，所述步驟(B2)中，環(huán)境濕度較高時(shí)，控制模塊控制所述發(fā)熱模塊溫度在溫度M與最高溫度上限之間。
[0032]作為優(yōu)選，所述溫度M至少超過(guò)環(huán)境溫度5°C。
[0033]作為優(yōu)選，所述環(huán)境溫度為每次X射線管激發(fā)之前，控制模塊控制環(huán)境溫度傳感器反饋的激發(fā)前10秒內(nèi)的環(huán)境溫度。
[0034]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果為:
[0035]1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精確溫控、適用性強(qiáng):
[0036]本發(fā)明提供的溫控裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)X射線管或/和探測(cè)器進(jìn)行精確控溫，使得能量色散X射線熒光光譜儀不僅適用于一般元素分析，同樣適用于需要長(zhǎng)時(shí)間激發(fā)、檢測(cè)的痕量元素的分析。
[0037]2、性能穩(wěn)定，分析結(jié)果準(zhǔn)確:
[0038]通過(guò)精確的溫控設(shè)計(jì)，使得X射線熒光光譜儀在工作過(guò)程中性能穩(wěn)定。一方面，增加X(jué)射線管的單次激發(fā)時(shí)間，獲得更平滑的光譜；另一方面保證探測(cè)器內(nèi)維持在設(shè)定的制冷溫度，保證探測(cè)器的良好分辨率，改進(jìn)探測(cè)器的穩(wěn)定性，從而確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性、可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0039]圖1是實(shí)施例2對(duì)應(yīng)的X射線熒光光譜儀的溫控裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖2是實(shí)施例3對(duì)應(yīng)的X射線熒光光譜儀的溫控裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]實(shí)施例1
[0042]本實(shí)施例提供一種能量色散X射線熒光光譜儀的溫控裝置，包括:發(fā)熱模塊，所述溫控裝置進(jìn)一步包括:
[0043]導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)連接發(fā)熱模塊和制冷器；
[0044]制冷器，所述制冷器對(duì)所述導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)和發(fā)熱模塊制冷；
[0045]散熱器，所述散熱器與所述制冷器相連；
[0046]溫度傳感器，所述溫度傳感器監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度和所述發(fā)熱模塊的溫度；
[0047]控制模塊，所述控制模塊連接所述發(fā)熱模塊、溫度傳感器、散熱器和制冷器。
[0048]進(jìn)一步，所述溫控裝置進(jìn)一步包括:環(huán)境濕度傳感器。
[0049]進(jìn)一步，所述發(fā)熱模塊為X射線管或/和探測(cè)器。
[0050]進(jìn)一步，所述導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)由導(dǎo)熱材料制成，所述導(dǎo)熱材料可以是導(dǎo)熱硅脂、導(dǎo)熱墊片、導(dǎo)熱膠、導(dǎo)熱凝膠或?qū)嵯嘧儾牧稀?br>[0051]進(jìn)一步，所述散熱器可以是風(fēng)冷散熱器或水冷散熱器。
[0052]優(yōu)選地，所述散熱器是散熱片或散熱棒。
[0053]優(yōu)選地，述制冷器可以是TEC制冷器、渦旋制冷器或壓縮機(jī)制冷器。
[0054]本實(shí)施例還提供一種能量色散X射線熒光光譜儀的溫控方法，包括以下步驟:
[0055](Al)溫度傳感器監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度和所述發(fā)熱模塊的溫度，將溫度信息反饋至控制模塊；
[0056](A2)所述控制模塊協(xié)調(diào)散熱器和制冷器共同工作，將發(fā)熱模塊溫度控制在環(huán)境溫度與發(fā)熱模塊最高溫度上限之間。
[0057]作為優(yōu)選，所述步驟(A2)中，控制所述發(fā)熱模塊溫度與環(huán)境溫度保持一致。
[0058]進(jìn)一步，所述溫控方法采用前述任一所述的溫控裝置對(duì)溫度進(jìn)行控制。
[0059]作為優(yōu)選，所述溫控方法進(jìn)一步包括以下步驟:
[0060](BI)環(huán)境濕度傳感器監(jiān)測(cè)環(huán)境濕度，所述控制模塊接收環(huán)境濕度信息；
[0061](B2)環(huán)境濕度較高時(shí)，所述控制模塊協(xié)調(diào)散熱器和制冷器共同工作，將發(fā)熱模塊溫度控制在環(huán)境溫度與發(fā)熱模塊最高溫度上限之間；環(huán)境濕度較低時(shí)，所述控制模塊控制發(fā)熱模塊溫度在露點(diǎn)溫度和環(huán)境溫度之間。
[0062]進(jìn)一步，在所述步驟(B2)中，環(huán)境濕度彡70% RH時(shí)，所述控制模塊控制所述發(fā)熱模塊溫度在溫度M與發(fā)熱模塊溫度上限之間。
[0063]進(jìn)一步，所述溫度M至少超過(guò)環(huán)境溫度5°C。
[0064]作為優(yōu)選，環(huán)境濕度在40 % RH與70 % RH之間時(shí)，所述控制模塊控制所述發(fā)熱模塊溫度與環(huán)境溫度保持一致。
[0065]作為優(yōu)選，所述環(huán)境溫度為每次X射線管激發(fā)之前，控制模塊控制環(huán)境溫度傳感器反饋的激發(fā)前10秒內(nèi)的環(huán)境溫度。
[0066]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果為:
[0067]1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精確溫控、適用性強(qiáng):
[0068]本發(fā)明提供的溫控裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)X射線管或/和探測(cè)器進(jìn)行精確控溫，使得能量色散X射線熒光光譜儀不僅適用于一般元素分析，同樣適用于