一種自動(dòng)化能量色散x熒光分析測試平臺(tái)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種自動(dòng)化能量色散X熒光分析測試平臺(tái)，包括樣品腔、步進(jìn)電機(jī)和電動(dòng)缸；樣品腔與密封板能夠形成一個(gè)密閉腔體；步進(jìn)電機(jī)固定在托盤上；托盤與托架相連接；托架與電動(dòng)缸連接；所述步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸穿過密封板，進(jìn)入密閉腔體內(nèi)；所述步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有樣品托；樣品腔上設(shè)置有X光管、攝像機(jī)和探測器；密閉腔體與真空泵相連通；攝像機(jī)與計(jì)算機(jī)連接。該自動(dòng)化能量色散X熒光分析測試平臺(tái)，減小了測量誤差；減小了對(duì)探測器的污染；增強(qiáng)了對(duì)輕元素的探測能力；提高了探測效率等。
【專利說明】一種自動(dòng)化能量色散X熒光分析測試平臺(tái)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于分析測試設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種熒光光譜儀，具體涉及一種自動(dòng)化能量色散X熒光分析測試平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]能量色散X熒光光譜儀是根據(jù)X射線熒光光譜分析方法配置的，能夠分析固體或粉狀樣品中各種元素的成分含量，具有靈敏度高、精密度好、性能穩(wěn)定、分析速度快等特點(diǎn)，是一種中小型、經(jīng)濟(jì)、高性能的能量色散X射線光譜儀。
[0003]能量色散X熒光光譜儀由激發(fā)源(X射線管)和探測系統(tǒng)構(gòu)成。X射線管產(chǎn)生入射X射線(一次X射線)，激發(fā)被測樣品。受激發(fā)的樣品中的每一種元素會(huì)放射出二次X射線，并且不同元素所放射出的二次X射線具有特定的能量特性或波長特性。探測系統(tǒng)測量這些放射出來的二次射線的能量及數(shù)量。然后，儀器軟件將探測系統(tǒng)所收集到的信息轉(zhuǎn)換成樣品中各種元素的種類及含量。
[0004]近年來，能量色散X熒光光譜儀分析在各行業(yè)應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展，已廣泛應(yīng)用于冶金、地質(zhì)、有色、建材、商檢、環(huán)保、衛(wèi)生等各個(gè)領(lǐng)域。
[0005]現(xiàn)有的能量色散X熒光光譜儀還存在以下不足:
[0006]第一、在測量過程中對(duì)樣品的放置往往采用固定放置在探測器上方或平行推送或立體推送樣品的方式。這有著諸多不利的因素:
[0007]1、在將樣品直接固定放置在探測器上方的方式中，往往會(huì)因?yàn)闃悠贩蹓m掉落在探測器上，而污染探測器；
[0008]2、在平行推送樣品的方式中，往往也會(huì)因?yàn)闃悠返目逅廴緲悠放_(tái)，不便于清理；
[0009]3、在立體推送的方式中，樣品雖然可以通過設(shè)置X、Y、Z方向的運(yùn)動(dòng)距離而達(dá)到指定的位置，但這樣對(duì)運(yùn)動(dòng)的距離往往不能達(dá)到精確的控制，也就使得樣品與探測器的距離不能得到精確控制。在這種方式中，儀器的磨損程度很大。
[0010]第二、在探測過程中，X射線從一個(gè)角度入射，由于樣品處于靜止?fàn)顟B(tài)，往往使得特征X射線發(fā)散不均勻，從而使得探測效率不高。
[0011]第三、對(duì)于原子序數(shù)較小的元素，特征X射線能量較小，極易被空氣吸收，使得測量過程中對(duì)這些輕元素的探測效率不高。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0012]本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能量色散X熒光分析自動(dòng)化測試平臺(tái)，避免探測器被污染，精確控制探測器與測試樣品之間的距離，增強(qiáng)對(duì)輕元素的探測能力，提高探測效率、能量分辨率、測量準(zhǔn)確性和測量可靠性。
[0013]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是:提供一種自動(dòng)化能量色散X熒光分析測試平臺(tái)，其特征在于，包括樣品腔、步進(jìn)電機(jī)和電動(dòng)缸；所述樣品腔與密封板形成一個(gè)密閉腔體；所述步進(jìn)電機(jī)固定在托盤上；所述托盤與托架相連接；所述托架與電動(dòng)缸連接；所述步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸穿過密封板，進(jìn)入密閉腔體內(nèi)；所述步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有樣品托；所述樣品腔上設(shè)置有X光管、攝像機(jī)和探測器；所述密閉腔體與真空泵相連通；所述攝像機(jī)與計(jì)算機(jī)連接。
[0014]所述樣品腔的下方的圓形開口部分內(nèi)置有密封圈，保證密閉腔體內(nèi)的氣壓不變。
[0015]所述電動(dòng)缸底端與平臺(tái)支架的下平臺(tái)連接。所述托架穿過平臺(tái)支架的上平臺(tái)。所述托盤下端設(shè)置有導(dǎo)向軸；所述導(dǎo)向軸穿過上平臺(tái)上設(shè)置的導(dǎo)向環(huán)。所述上平臺(tái)和下平臺(tái)通過立柱連接在一起。
[0016]所述密封板與托盤之間設(shè)置有壓力彈簧。
[0017]所述X光管的軸線與測試樣品上表面所成夾角為45°。
[0018]所述X光管、攝像機(jī)和探測器均位于樣品托的上方。
[0019]上述自動(dòng)化能量色散X熒光分析測試平臺(tái)，其特征在于，還包括信號(hào)調(diào)理電路、多道脈沖幅度分析器、控制單元、高壓模塊和驅(qū)動(dòng)模塊；所述多道脈沖幅度分析器與控制單元和計(jì)算機(jī)相連；所述控制單元分別與多道脈沖幅度分析器、高壓模塊、真空泵和驅(qū)動(dòng)模塊連接；所述高壓模塊與X光管連接；所述驅(qū)動(dòng)模塊分別與步進(jìn)電機(jī)、電動(dòng)缸連接；所述控制單元與計(jì)算機(jī)連接。
[0020]本實(shí)用新型提供的自動(dòng)化能量色散X熒光分析測試平臺(tái)具有以下有益效果:
[0021]1、減小了測量誤差，采用電動(dòng)缸控制托架的升降高度，精確控制測試樣品與探測器之間的距離，減小了因該距離的不同而產(chǎn)生的測量誤差；
[0022]2、減小了對(duì)探測器的污染，探測器位于樣品托的上方，這種設(shè)置避免了探測器被污染的可能；
[0023]3、增強(qiáng)了對(duì)輕元素的探測能力，通過真空泵對(duì)樣品腔抽真空，實(shí)現(xiàn)真空測量，增強(qiáng)了對(duì)輕元素的探測能力；
[0024]4、提高了探測效率，利用步進(jìn)電機(jī)控制樣品托勻速旋轉(zhuǎn)，并且速度可調(diào)；達(dá)到了增大測量面積、最大限度的消除顆粒誤差和不均勻誤差的目的，從而提高了探測效率；
[0025]5、實(shí)時(shí)觀測樣品，若有異常可及時(shí)采取相應(yīng)措施，通過在樣品腔內(nèi)安裝攝像頭，對(duì)測試過程中樣品的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像采集，并將該信息送至計(jì)算機(jī)顯示，可有效的實(shí)現(xiàn)觀察測試區(qū)域狀況，以便在樣品出現(xiàn)異常時(shí)，能夠及時(shí)采取相應(yīng)彌補(bǔ)措施，并能拍下物料照片，可作為檢測報(bào)告的組成部分；
[0026]6、采用全數(shù)字化技術(shù)，使測試平臺(tái)能在性能上，具有故障率極低、能量分辨率高、測量準(zhǔn)確性高、測量可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]此處所說明的附圖用來提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0028]圖1示意性地示出了根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施例的自動(dòng)化能量色散X熒光分析測試平臺(tái)的原理框圖；
[0029]圖2示意性地示出了根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施例的自動(dòng)化能量色散X熒光分析測試平臺(tái)的結(jié)構(gòu)簡圖；[0030]圖3示意性地示出了根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施例的X光管、測試樣品、探測器的相對(duì)位置關(guān)系圖；
[0031]圖4示意性地示出了根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施例在沒有抽真空狀態(tài)下測試樣品的測試結(jié)果譜圖；
[0032]圖5示意性地示出了根據(jù)本申請(qǐng)另一個(gè)實(shí)施例在抽真空狀態(tài)下對(duì)同一測試樣品的測試結(jié)果譜圖。
[0033]在這些附圖中，使用相同的參考標(biāo)號(hào)來表示相同或相似的部分。
【具體實(shí)施方式】
[0034]為了使本申請(qǐng)的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步地詳細(xì)說明。
[0035]在以下描述中，對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”、“一個(gè)示例”、“示例”等等的引用表明如此描述的實(shí)施例或示例可以包括特定特征、結(jié)構(gòu)、特性、性質(zhì)、元素或限度，但并非每個(gè)實(shí)施例或示例都必然包括特定特征、結(jié)構(gòu)、特性、性質(zhì)、元素或限度。另外，重復(fù)使用短語“根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例”雖然有可能是指代相同實(shí)施例，但并非必然指代相同的實(shí)施例。
[0036]為簡單起見，以下描述中省略了本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的某些技術(shù)特征。
[0037]本實(shí)用新型提供了 一種自動(dòng)化能量色散X熒光分析測試平臺(tái)。
[0038]如圖1及圖2所示，根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例，上述自動(dòng)化能量色散X熒光分析測試平臺(tái)可以包括樣品腔4、步進(jìn)電機(jī)7和電動(dòng)缸15 ;樣品腔4與密封板8能夠形成一個(gè)密閉腔體；步進(jìn)電機(jī)7固定在托盤10上；托盤10與托架11相連接；托架11與電動(dòng)缸15連接；樣品腔4上設(shè)置有X光管1、攝像機(jī)2和探測器3 ;樣品腔4的開口處內(nèi)置有密封圈5，保證密閉腔體內(nèi)的氣壓不變；密閉腔體與真空泵相連通；攝像機(jī)2與計(jì)算機(jī)連接。
[0039]根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例，電動(dòng)缸15底端可以與平臺(tái)支架14的下平臺(tái)連接。電動(dòng)缸15為將伺服電機(jī)與絲桿一體化的裝置，將伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)將伺服電機(jī)的精確轉(zhuǎn)速控制、精確扭矩控制轉(zhuǎn)換成精確速度控制、精確位置控制、精確推力控制，實(shí)現(xiàn)高精度直線運(yùn)動(dòng)。
[0040]根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例，托架11可以穿過平臺(tái)支架14的上平臺(tái)。托架11可以是中空的圓柱形結(jié)構(gòu)，托架11也可以是能夠穿過上平臺(tái)的其它結(jié)構(gòu)，如設(shè)置有至少兩根固定桿的截面為框字結(jié)構(gòu)的部件。例如，一圓臺(tái)面，邊緣處均勻分布有多根固定桿。
[0041]根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例，上平臺(tái)和下平臺(tái)通過可以至少兩根立柱連接在一起；在優(yōu)選的實(shí)施方式中，上平臺(tái)和下平臺(tái)可以通過四根立柱連接在一起。上平臺(tái)和下平臺(tái)也可以通過一中空的柱體結(jié)構(gòu)連接在一起。
[0042]根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例，托盤10下端可以設(shè)置有四根導(dǎo)向軸12。托盤10下端可以設(shè)置有至少一根導(dǎo)向軸12。上平臺(tái)上可以設(shè)置有與導(dǎo)向軸13配套的導(dǎo)向環(huán)13。導(dǎo)向軸12從導(dǎo)向環(huán)13穿過。導(dǎo)向軸12和導(dǎo)向環(huán)13能夠保證整個(gè)測試平臺(tái)在上升過程中保持水平、平穩(wěn)。
[0043]根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例，步進(jìn)電機(jī)7的轉(zhuǎn)軸穿過密封板8，進(jìn)入密閉腔體內(nèi)；步進(jìn)電機(jī)7的轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有樣品托6。步進(jìn)電機(jī)7能夠帶動(dòng)樣品托6勻速旋轉(zhuǎn)，該結(jié)構(gòu)達(dá)到了增大測量面積、最大限度的消除顆粒誤差和不均勻誤差的目的，從而提高了探測效率。這種結(jié)構(gòu)在本領(lǐng)域還未出現(xiàn)過。
[0044]根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例，密封板8與托盤10之間設(shè)置有壓力彈簧9 ;在優(yōu)選的實(shí)施方式中，密封板8和托盤10之間可以設(shè)置有四根彈簧。壓力彈簧9能夠起到緩沖作用，防止密封板8在上升過程中與樣品腔4接觸后因壓力過大而破壞樣品腔4。
[0045]根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例，樣品腔4的開口處可以內(nèi)置密封圈5，保證密閉腔體內(nèi)的氣壓不變。
[0046]根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例，X光管1、攝像機(jī)2和探測器3均位于樣品托6的上方，這種設(shè)置避免了探測器3被污染的可能。
[0047]根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例，如圖3所示，X光管I的軸線與測試樣品上表面所成夾角可以為45°。X光管I的軸線與探測器3的軸線所成夾角可以為90°。探測器3的軸線與測試樣品上表面所成夾角可以為45°。上述角度能夠提高分析的靈敏度，提高探測系統(tǒng)的探測效率。
[0048]根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例，上述自動(dòng)化能量色散X熒光分析測試平臺(tái)還包括信號(hào)調(diào)理電路、多道脈沖幅度分析器、控制單元、高壓模塊和驅(qū)動(dòng)模塊。多道脈沖幅度分析器與控制單元和計(jì)算機(jī)相連；控制單元分別與多道脈沖幅度分析器、高壓模塊、真空泵和驅(qū)動(dòng)模塊連接；高壓模塊與X光管I連接；驅(qū)動(dòng)模塊分別與步進(jìn)電機(jī)7、電動(dòng)缸15連接；控制單元與計(jì)算機(jī)連接。
[0049]信號(hào)調(diào)理電路用于對(duì)探測器3輸出的核脈沖信號(hào)進(jìn)行調(diào)理放大，使信號(hào)幅度達(dá)到或超過ADC采樣電壓閾值。
[0050]多道脈沖幅度分析器用于接收調(diào)理后的核脈沖信號(hào)，通過ADC將脈沖模擬量轉(zhuǎn)換成與幅度成正比的數(shù)字量，再以數(shù)字量作為存儲(chǔ)器的道址碼記錄脈沖數(shù)，完成對(duì)脈沖幅度的甄別和對(duì)核譜數(shù)據(jù)的采集，并將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)。
[0051]控制單元用于控制多道脈沖幅度分析器、高壓模塊、真空泵和驅(qū)動(dòng)模塊?？刂茊卧c計(jì)算機(jī)連接。
[0052]高壓模塊用于產(chǎn)生高壓，從而使X光管I發(fā)出X射線。
[0053]驅(qū)動(dòng)模塊用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)7帶動(dòng)樣品托6上的測試樣品以一定的速度勻速旋轉(zhuǎn)，或者驅(qū)動(dòng)電動(dòng)缸15推動(dòng)托架11或向下移動(dòng)，精確控制測試樣品與探測器3之間的距離。
[0054]根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例，上述自動(dòng)化能量色散X熒光分析測試平臺(tái)的工作原理為:
[0055](I)將測試樣品置于樣品托6上；
[0056](2)通過計(jì)算機(jī)控制控制單元，從而控制驅(qū)動(dòng)模塊，使得電動(dòng)缸15推動(dòng)托架11向上移動(dòng)設(shè)定距離，在密封板8與樣品腔4接觸后停止，精確控制測試樣品與探測器3之間的距離，密封板8與樣品腔4形成一個(gè)密閉腔體,密封板8與樣品腔4的接觸面由密封圈5連接;
[0057](3)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)7帶動(dòng)樣品托6上的測試樣品以設(shè)定的速度勻速旋轉(zhuǎn)；控制單元控制真空泵對(duì)密閉腔體抽真空，使密閉腔體內(nèi)氣壓達(dá)到設(shè)定值(密閉腔體內(nèi)可接受的氣壓范圍為I X Kr4?I X ΙΟ3)；
[0058](4)控制單元控制高壓模塊產(chǎn)生高壓(這里的高壓指的是能夠使X光管I發(fā)出X射線的電壓)，X光管I發(fā)出的X射線打到測試樣品表面，激發(fā)出特征X射線；
[0059](5)探測器3對(duì)特征X射線進(jìn)行探測，輸出核脈沖信號(hào)，通過信號(hào)調(diào)理電路調(diào)理放大，使信號(hào)幅度達(dá)到或超過ADC采樣電壓閾值；利用多道脈沖幅度分析器接收調(diào)理后的核脈沖信號(hào)，將模擬量轉(zhuǎn)變成計(jì)算機(jī)可以接受的數(shù)字量，完成對(duì)脈沖幅度的甄別和對(duì)核譜數(shù)據(jù)的采集，并將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)；
[0060](6)測試過程中，可以通過計(jì)算機(jī)打開攝像機(jī)2，可有效的實(shí)現(xiàn)觀察測試區(qū)域狀況，并能拍下物料照片，可作為檢測報(bào)告的組成部分。
[0061]表1:石油標(biāo)樣在沒有抽真空狀態(tài)下的X熒光分析測試數(shù)據(jù)
[0062]
【權(quán)利要求】
1.一種自動(dòng)化能量色散X熒光分析測試平臺(tái)，其特征在于，包括樣品腔、步進(jìn)電機(jī)和電動(dòng)缸；所述樣品腔與密封板形成一個(gè)密閉腔體；所述步進(jìn)電機(jī)固定在托盤上；所述托盤與托架相連接；所述托架與電動(dòng)缸連接；所述步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸穿過密封板，進(jìn)入密閉腔體內(nèi)；所述步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有樣品托；所述樣品腔上設(shè)置有X光管、攝像機(jī)和探測器；所述密閉腔體與真空泵相連通；所述攝像機(jī)與計(jì)算機(jī)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化能量色散X熒光分析測試平臺(tái)，其特征在于，所述電動(dòng)缸底端與平臺(tái)支架的下平臺(tái)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化能量色散X熒光分析測試平臺(tái)，其特征在于，所述托架穿過平臺(tái)支架的上平臺(tái)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化能量色散X熒光分析測試平臺(tái)，其特征在于，所述托盤下端設(shè)置有導(dǎo)向軸；所述導(dǎo)向軸穿過上平臺(tái)上設(shè)置的導(dǎo)向環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化能量色散X熒光分析測試平臺(tái)，其特征在于，所述密封板與托盤之間設(shè)置有壓力彈簧。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動(dòng)化能量色散X熒光分析測試平臺(tái)，其特征在于，所述上平臺(tái)和下平臺(tái)通過四根立柱連接在一起。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化能量色散X熒光分析測試平臺(tái)，其特征在于，所述X光管的軸線與測試樣品上表面所成夾角為45°。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化能量色散X熒光分析測試平臺(tái)，其特征在于，所述X光管、攝像機(jī)和探測器均位于樣品托的上方。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化能量色散X熒光分析測試平臺(tái)，其特征在于，所述樣品腔的下方的圓形開口部分內(nèi)置有密封圈。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化能量色散X熒光分析測試平臺(tái)，其特征在于，還包括信號(hào)調(diào)理電路、多道脈沖幅度分析器、控制單元、高壓模塊和驅(qū)動(dòng)模塊；所述多道脈沖幅度分析器與控制單元和計(jì)算機(jī)相連；所述控制單元分別與多道脈沖幅度分析器、高壓模塊、真空泵和驅(qū)動(dòng)模塊連接；所述高壓模塊與X光管連接；所述驅(qū)動(dòng)模塊分別與步進(jìn)電機(jī)、電動(dòng)缸連接；所述控制單元與計(jì)算機(jī)連接。
【文檔編號(hào)】G01N23/223GK203688470SQ201320599750
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】周建斌, 鐘建軍, 趙文斌, 周偉, 王敏, 周靖 申請(qǐng)人:四川新先達(dá)測控技術(shù)有限公司