本實(shí)用新型涉及X射線應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種X射線熒光光譜儀。

背景技術(shù)：

目前針對樣品表面元素組分分析的技術(shù)主要為X射線熒光分析技術(shù)和電子能譜技術(shù)，該技術(shù)可以對樣品表面元素的分布狀態(tài)進(jìn)行檢測，但無法深入到樣品內(nèi)部進(jìn)行元素分析。同時(shí)傳統(tǒng)的X射線熒光分析技術(shù)和電子能譜技術(shù)由于無法精確定位至一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測量，所以無法精確的實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)元素組分分析。

因此，需要一種能有效地能夠深入到樣品內(nèi)部進(jìn)行元素分析的技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于雙導(dǎo)管調(diào)控器件的X射線熒光光譜儀，其能夠精確定位于待測區(qū)域進(jìn)行樣品元素組分及元素空間的全自動(dòng)測量。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種基于雙導(dǎo)管調(diào)控器件的X射線熒光光譜儀，該光譜儀包括：

X射線管，用于發(fā)出X射線；

樣品臺(tái)，用于放置待檢測樣品；

會(huì)聚透鏡，其設(shè)置在所述X射線管和所述樣品臺(tái)之間，所述X射線管發(fā)出的X射線經(jīng)所述會(huì)聚透鏡出射到所述樣品臺(tái)；

探測器，其探測來自所述樣品臺(tái)上的樣品的X射線；

平行束透鏡，其設(shè)置在所述樣品臺(tái)和所述探測器之間，來自樣品的X射線經(jīng)所述平行束透鏡到達(dá)所述探測器；

攝像頭，其用于獲取樣品圖像；

樣品臺(tái)位置調(diào)節(jié)裝置，用于在至少三維方向上調(diào)節(jié)樣品臺(tái)的位置，其中所述樣品臺(tái)固定于所述樣品臺(tái)位置調(diào)節(jié)裝置上；以及

探測器位置調(diào)節(jié)裝置，用于在至少三維方向上調(diào)節(jié)探測器的位置，其中所述探測器固定于所述探測器位置調(diào)節(jié)裝置上。

優(yōu)選的，所述會(huì)聚透鏡通過會(huì)聚透鏡夾具與所述X射線管相連接；所述平行束透鏡通過平行束透鏡夾具與所述探測器相連接。

優(yōu)選的，該光譜儀還包括：底板和用于支撐所述X射線管的支架；其中，所述支架固定于底板上；所述樣品臺(tái)位置調(diào)節(jié)裝置和所述探測器位置調(diào)節(jié)裝置固定于所述底板上；所述攝像頭與攝像頭夾具相連接，所述攝像頭夾具固定于所述底板上。

優(yōu)選的，所述支架包括第一支架、第二支架和第三支架。

優(yōu)選的，所述會(huì)聚透鏡包括數(shù)萬根毛細(xì)子管，用于會(huì)聚X射線管發(fā)出的X射線。

優(yōu)選的，所述平行束透鏡包括數(shù)萬根毛細(xì)子管，用于將發(fā)散的X射線會(huì)聚成準(zhǔn)平行束。

優(yōu)選的，所述樣品臺(tái)位置調(diào)節(jié)裝置包括三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)滑軌，實(shí)現(xiàn)在預(yù)定的X、Y、Z軸三個(gè)方向上的移動(dòng)。

優(yōu)選的，所述探測器位置調(diào)節(jié)裝置為多自由度位置調(diào)整平臺(tái)，能夠控制探測器在預(yù)定的X、Y、Z軸三個(gè)方向上移動(dòng)。

優(yōu)選的，所述探測器位置調(diào)節(jié)裝置還能夠控制探測器繞Y軸和Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

優(yōu)選的，所述X射線熒光光譜儀還包括控制器，該控制器用于控制所述樣品臺(tái)位置調(diào)節(jié)裝置和所述探測器位置調(diào)節(jié)裝置的移動(dòng)以及所述探測器的探測。

本實(shí)用新型的有益效果包括：(1)本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的基于雙導(dǎo)管調(diào)控器件的X射線熒光譜儀不僅可以進(jìn)行樣品表面元素組分及含量分析，還可以無損的深入樣品內(nèi)部進(jìn)行元素組分及微區(qū)元素空間分布分析。(2)本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的X射線熒光譜儀，操作自動(dòng)化程度高，配合相應(yīng)的控制軟件可以實(shí)現(xiàn)按設(shè)定路徑掃描及表面自適應(yīng)掃描等自動(dòng)化操作。相比于傳統(tǒng)的手動(dòng)或半自動(dòng)化設(shè)備，本實(shí)用新型具有更好的操作便利性和測量精度。(3) 本實(shí)用新型機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、可靠性高。

應(yīng)當(dāng)理解，前述大體的描述和后續(xù)詳盡的描述均為示例性說明和解釋，并不應(yīng)當(dāng)用作對本實(shí)用新型所要求保護(hù)內(nèi)容的限制。

附圖說明

參考附圖，本實(shí)用新型更多的目的、功能和優(yōu)點(diǎn)將通過本實(shí)用新型實(shí)施方式的如下描述得以闡明，在附圖中：

圖1是基于雙導(dǎo)管調(diào)控器件的全自動(dòng)X射線熒光光譜儀前視圖。

圖2基于雙導(dǎo)管調(diào)控器件的全自動(dòng)X射線熒光光譜儀后視圖。

圖3利用全自動(dòng)X射線熒光光譜儀檢測樣品操作示意圖。

圖4利用全自動(dòng)X射線熒光光譜儀檢測樣品內(nèi)部某微區(qū)元素組分與空間含量分布操作示意圖。

具體實(shí)施方式

下面，對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。這些優(yōu)選實(shí)施方式的示例在附圖中進(jìn)行了例示。附圖中所示和根據(jù)附圖描述的本實(shí)用新型的實(shí)施方式僅僅是示例性的，并且本實(shí)用新型的技術(shù)精神及其主要操作不限于這些實(shí)施方式。

在此，還需要說明的是，為了避免因不必要的細(xì)節(jié)而模糊了本實(shí)用新型，在附圖中僅僅示出了與根據(jù)本實(shí)用新型的方案密切相關(guān)的結(jié)構(gòu)，而省略了與本實(shí)用新型關(guān)系不大的其他細(xì)節(jié)。

針對現(xiàn)有的樣品表面元素組分分析技術(shù)只能對樣品表面的分布狀態(tài)進(jìn)行檢測，而無法達(dá)到樣品實(shí)現(xiàn)元素組份及元素空間分布的全自動(dòng)測量的問題，在本實(shí)用新型中提供一種基于雙導(dǎo)管調(diào)控器件的全自動(dòng)X射線熒光光譜儀，能夠?qū)崿F(xiàn)樣品元素組份及元素空間分布的全自動(dòng)測量，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，操作便利，測量精度高。

圖1和圖2分別為基于雙導(dǎo)管調(diào)控器件的全自動(dòng)X射線熒光光譜儀的前視圖和后視圖。如圖1所圖2所示，該X射線熒光光譜儀包括底板13、X射線光源3(或稱X射線管)、用于支撐X射線管的支架(如第一支架1、第二支架2和第三支架4)、會(huì)聚透鏡夾具5、會(huì)聚透鏡6、樣品安裝臺(tái)(或稱樣品臺(tái))7、樣品臺(tái)位置調(diào)節(jié)裝置8、平行束透鏡9、平行束透鏡夾具10、探測器11、探測器位置調(diào)節(jié)裝置12、CCD攝像頭14和CCD攝像頭夾具。底板13為整個(gè)光譜儀的基座，第一支架1、第二支架2、第三支架4、樣品臺(tái)位置調(diào)節(jié)裝置8、探測器位置調(diào)節(jié)裝置12、CCD攝像頭夾具15分別聯(lián)接固定在底板13上。X射線光源3通過第一支架1、第二支架2、第三支架4經(jīng)由卡箍進(jìn)行固定。會(huì)聚透鏡6設(shè)置在X射線管和樣品臺(tái)之間，通過會(huì)聚透鏡夾具5與X射線光源相聯(lián)接，共同構(gòu)成X射線出射端，即X射線管發(fā)出的X射線經(jīng)會(huì)聚透鏡6出射到樣品臺(tái)。平行束透鏡9設(shè)置在樣品臺(tái)7和探測器11之間，通過平行束透鏡夾具10與探測器11相聯(lián)接，共同組成X射線接收端，即來自樣品的X射線經(jīng)平行束透鏡9到達(dá)探測器11。樣品安裝臺(tái)7固定于樣品臺(tái)位置調(diào)節(jié)裝置8上，樣品臺(tái)位置調(diào)節(jié)裝置8通過控制器的設(shè)定可以實(shí)現(xiàn)對樣品安裝臺(tái)7在三維方向(如X軸、Y軸、Z軸三個(gè)方向)的精確移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對樣品安裝臺(tái)7位置的調(diào)節(jié)，從而保證X射線出射端光斑與X射線接收端光斑重合形成的三維共聚焦微元精確定位于待測區(qū)域，此時(shí)探測器探測到的計(jì)數(shù)最大。探測器11通過螺栓聯(lián)接固定于探測器位置調(diào)節(jié)裝置12上，通過探測器位置調(diào)節(jié)裝置12可以對探測器11的空間位置在至少三維方向(如X軸、Y軸、Z軸三個(gè)方向)進(jìn)行精確調(diào)節(jié)。CCD攝像頭14通過螺栓與CCD攝像頭夾具15相聯(lián)接，使得CCD攝像頭14正好固定于樣品安裝臺(tái)7的正下方，用于獲取樣品圖像。

本實(shí)用新型實(shí)施例中，會(huì)聚透鏡6可為包含數(shù)萬根(如30-40萬根)毛細(xì)子管的毛細(xì)管X光透鏡，具有X射線匯聚功能。平行束透鏡9可包含數(shù)萬根(如30-40萬根)毛細(xì)子管的毛細(xì)管X光透鏡，可將發(fā)散的X射線匯聚成準(zhǔn)平行束。

作為示例，樣品臺(tái)位置調(diào)節(jié)裝置由3個(gè)高精度直線運(yùn)動(dòng)滑軌組成，可以實(shí)現(xiàn)X軸、Y軸、Z軸三個(gè)方向的精確移動(dòng)。

探測器位置調(diào)節(jié)裝置12可以是一個(gè)多自由度(如5自由度)精密調(diào)整平臺(tái)，不僅能夠在X軸、Y軸、Z軸三個(gè)方向上對探測器11位置進(jìn)行精確調(diào)節(jié)，還可以控制探測器11繞Y軸和Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)。此外，在本實(shí)用新型實(shí)施方式中，X射線熒光光譜儀可經(jīng)由控制器來控制樣品臺(tái)位置調(diào)節(jié)裝置8和探測器位置調(diào)節(jié)裝置12的移動(dòng)以及探測器11的探測，從而實(shí)現(xiàn)X射線熒光光譜儀對樣品的全自動(dòng)測量。

本實(shí)用新型的工作原理為，激發(fā)端(即出射端)X射線透鏡焦點(diǎn)與探測端(即接收端)X射線透鏡焦點(diǎn)重合可形成三維共聚焦結(jié)構(gòu)(共聚焦微元)，當(dāng)共聚焦結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)完畢后，兩個(gè)毛細(xì)管X光透鏡保持不動(dòng)，使樣品在X-Y-Z軸三個(gè)方向進(jìn)行移動(dòng)，可獲取樣品元素的空間分布信息。通過樣品在Z軸方向上的移動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)深度剖析，獲取樣品在深度方向上的元素分布、結(jié)構(gòu)信息。通過樣品在X-Y或者Y-Z、X-Z平面上移動(dòng)，可分析樣品在水平或者深度剖面的元素分布情況，獲取水平或者剖面上的元素相關(guān)結(jié)構(gòu)信息。通過樣品在X-Y-Z三個(gè)維度上的移動(dòng)，可分析樣品的三維空間分布，重構(gòu)樣品中元素的三維空間分布。通過移動(dòng)X射線出射端光斑與X射線接收端光斑重合形成的三維共聚焦微元從基本無計(jì)數(shù)的樣品外區(qū)域到恰好計(jì)數(shù)開始增大到一定程度的樣品表面的掃描方式，尋找樣品表面位置，可以實(shí)現(xiàn)表面形貌分析。

實(shí)施例1

圖3所示為本實(shí)用新型實(shí)施例1中利用全自動(dòng)X射線熒光光譜儀對樣品表面元素組分及含量進(jìn)行檢測的操作示意圖。將待測樣品16固定于樣品安裝臺(tái)7上，樣品臺(tái)位置調(diào)節(jié)裝置8和探測器位置調(diào)節(jié)裝置12使得共聚焦微元的光斑位于待測樣品16的表面位置某處。然后通過樣品臺(tái)位置調(diào)節(jié)裝置8上下微調(diào)樣品16的空間位置，使探測器11的計(jì)數(shù)率達(dá)到最大，以該點(diǎn)作為掃描起始點(diǎn)。如圖3所示選取表面待測區(qū)域范圍a*b，其中a和b分別為X軸和Y軸方向上的測量范圍，根據(jù)測量要求，設(shè)定掃描終點(diǎn)，掃描步長及其它相關(guān)參數(shù)，完成掃描路徑和掃描參數(shù)的設(shè)定。待完成所有參數(shù)設(shè)定，即可開始測量過程。此時(shí)全自動(dòng)X射線熒光譜儀可對X軸方向長a，Y軸方向長b的平面區(qū)域按規(guī)劃的路徑自動(dòng)進(jìn)行逐點(diǎn)掃描測量。圖3中示出了在測量過程中通過移動(dòng)樣品臺(tái)使得光斑從位置17移動(dòng)到位置18的情形。通過數(shù)據(jù)采集與處理軟件的計(jì)算即可獲得該平面區(qū)域的元素組分及分布情況。

實(shí)施例2

圖4所示為本實(shí)用新型實(shí)施例2中利用全自動(dòng)X射線熒光光譜儀對樣品內(nèi)部某微區(qū)空間元素組分及分布進(jìn)行檢測的操作示意圖。將待測樣品16 固定于樣品安裝臺(tái)7上，調(diào)節(jié)樣品臺(tái)位置調(diào)節(jié)裝置8和探測器位置調(diào)節(jié)裝置12使共聚焦微元的光斑位于待測樣品16的表面以內(nèi)某處，以該點(diǎn)作為掃描起始點(diǎn)。在樣品表面以內(nèi)選取一個(gè)尺寸為l*m*n的長方體空間區(qū)域，其中l(wèi),m和n分別為X軸,Y軸和Z軸方向上的測量范圍。根據(jù)測量要求，設(shè)定掃描終點(diǎn)，掃描步長及其它相關(guān)參數(shù)，即可完成掃描路徑和掃描參數(shù)的設(shè)定。待完成所有參數(shù)設(shè)定，即可開始測量過程。此時(shí)全自動(dòng)X射線熒光譜儀可對X軸方向長l，Y軸方向長m，Z軸方向長n的長方體微區(qū)按規(guī)劃的路徑自動(dòng)進(jìn)行逐點(diǎn)掃描測量。通過數(shù)據(jù)采集與處理軟件的計(jì)算即可獲得該長方體微區(qū)的元素組分及分布情況。

本實(shí)用新型如上設(shè)計(jì)的基于雙導(dǎo)管調(diào)控器件的全自動(dòng)X射線熒光譜儀不僅可以進(jìn)行樣品表面元素組分及含量分析，還可以無損的深入樣品內(nèi)部進(jìn)行元素組分及微區(qū)元素空間分布分析，而傳統(tǒng)的X射線熒光譜儀只能進(jìn)行樣品表面元素組分及含量分析。此外，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的全自動(dòng)X射線熒光譜儀，操作自動(dòng)化程度高，配合相應(yīng)的控制軟件可以實(shí)現(xiàn)按設(shè)定路徑掃描及表面自適應(yīng)掃描等自動(dòng)化操作。相比于傳統(tǒng)的手動(dòng)或半自動(dòng)化設(shè)備，本實(shí)用新型具有更好的操作便利性和測量精度。進(jìn)一步地，本實(shí)用新型機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、可靠性高。

如上針對一個(gè)實(shí)施例描述和/或示出的特征可以以相同或類似的方式在一個(gè)或更多個(gè)其它實(shí)施例中使用，和/或與其它實(shí)施例中的特征相結(jié)合或替代其它實(shí)施例中的特征使用。

結(jié)合這里披露的本實(shí)用新型的說明和實(shí)踐，本實(shí)用新型的其他實(shí)施例對于本領(lǐng)域技術(shù)人員都是易于想到和理解的。說明和實(shí)施例僅被認(rèn)為是示例性的，本實(shí)用新型的真正范圍和主旨均由權(quán)利要求所限定。