一種測量全元素的X射線譜儀制造技術

本實用新型專利技術涉及一種測量全元素的X射線譜儀，所述X射線譜儀包括：點光源X射線管和高壓電源，毛細管X光透鏡，五維樣品移動臺，電子槍發出的電子束，光學顯微鏡，毛細管X光半透鏡，半導體X射線探測器和電子學系統和真空腔體；采用低電壓電子束5-10kv和毛細管X管透鏡聚焦的微束X射線束組成的雙激發源，元素特征X射線被半透鏡過濾后，再進入X射線探測器，產生的信號經過前置放大器、主放大器和多道分析器等電子學系統處理后，顯示并存儲在計算機中，解決了既能進行高精度的元素含量測定，同時實現全元素的測量分析。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本技術涉及一種測量全元素的X射線譜儀，所述X射線譜儀包括：點光源X射線管和高壓電源，毛細管X光透鏡，五維樣品移動臺，電子槍發出的電子束，光學顯微鏡，毛細管X光半透鏡，半導體X射線探測器和電子學系統和真空腔體；采用低電壓電子束5-10kv和毛細管X管透鏡聚焦的微束X射線束組成的雙激發源，元素特征X射線被半透鏡過濾后，再進入X射線探測器，產生的信號經過前置放大器、主放大器和多道分析器等電子學系統處理后，顯示并存儲在計算機中，解決了既能進行高精度的元素含量測定，同時實現全元素的測量分析。【專利說明】一種測量全元素的X射線譜儀
本技術涉及一種X射線熒光分析譜儀，具體涉及一種測量全元素的X射線譜儀。
技術介紹
電子束激發的X射線熒光譜儀，如圖1，一般作為掃描電鏡的附件，普遍用于測量小顆粒樣品的元素成分或樣品中小面積的元素掃描分析。然而，電子束激發的X射線熒光譜儀存在以下缺點:1，電子束對特征X射線能量小于鉀元素K a (3.3keV)的譜線有較高的激發效率，如C、N和O等輕元素的K a線；但對特征能量大于鉀元素Ka (3.3keV)的激發效率比較低，因此對于土壤和巖石中Rb、Sr、Y，Zr微量元素，只能依靠L線來測量，分析誤差很大；同時電子束激發樣品產生韌致輻射的本底比較高，造成測量數據的準確度也不高，一般只能做定性的分析；2，電子束穿透樣品的深度只有幾十微米，一般只能做樣品表面的分析；3，元素在樣品中分布一般是不均勻的，電子束的光斑一般不超過10微米，對于顆粒直徑大于100微米的樣品來說，一個測量10微米區域的數據不能代表整個顆粒樣品的分析數據；4，一般電鏡上電子束激發X射線熒光分析樣品中元素組成一般在20kV的電壓下進行，而高電壓影響二次電子成像的清晰度；5，對于不導體的樣品，需要在樣品表面鍍一層金屬膜以避免電荷的積累影響二次電子成像的清晰度。同時，X射線熒光分析譜儀是一種無損分析各種樣品中元素含量的重要的分析方法，根據樣品中元素發出的特征能量和峰面積的多少判別其元素種類和元素含量，其對特征X射線能量在鉀以上的元素的譜線具有較高的激發效率。但是，現有的X射線熒光分析譜儀也存在以下缺陷:1，常規的X射線熒光分析譜儀，在受激的高能量X射線情況下，射線容易波及焦點外圍的區域而造成影響，使得測量精度成為問題；2，專利技術專利200710148846.X公開了一種X射線分析設備，主要是在匯聚X射線焦斑直徑幾百微米的毛細管微匯聚X光透鏡前加了一個小孔或狹縫，目的是解決毛細管微匯聚X光透鏡匯聚X射線形成的焦斑大小和能量分布問題，進一步提高了精度，但是，在毛細管X光透鏡前加小孔或狹縫一方面是照射樣品的光斑能達到100微米以下，造成的負面影響是降低了照射樣品的X射線的強度，主要是低能量X射線的強度，更不利于樣品中輕元素的激發。因此，基于上述現有技術的缺陷，目前還無法通過相關手段將兩種儀器結合以實現全元素的測量。
技術實現思路
為了解決上述現有技術中存在的缺陷和問題，本技術提出一種測量全元素的X射線譜儀，其既能進行高精度的元素含量測定，同時實現全元素的測量分析，設備簡單。本技術是通過以下技術方案實現的:所述X射線譜儀包括:點光源X射線管和高壓電源，毛細管X光透鏡，五維樣品移動臺，電子槍發出的電子束，光學顯微鏡，毛細管X光半透鏡，半導體X射線探測器和電子學系統和真空腔體；其中，點光源X射線管和高壓電源，光學顯微鏡和半導體X射線探測器和電子學系統固定在真空腔體的外壁上；毛細管X光透鏡，五維樣品移動臺，電子槍發出的電子束和毛細管X光半透鏡設置在真空腔體的內部；所述點光源X射線管和高壓電源位于五維樣品移動臺的左側的斜上方，所述點光源X射線管與水平面成45度角，發出的X射線通過毛細管X光透鏡以45度的角度照射在所述五維移動平臺上的待探測樣品上；所述電子束為5-10kV低壓電子束，垂直照射在樣品上的微區上；所述毛細管X光半透鏡與水平面成38°的角度接受樣品中元素激發出的特征X射線，其位于半導體X射線探測器和電子學系統的前端，并且毛細管X光半透鏡的小直徑端對準所述樣品待探測的微區域，大直徑端對準半導體X射線探測器和電子學系統，X射線以滿足在空心玻璃管內壁發射全反射的角度從毛細管X光半透鏡的小直徑端進入空心玻璃管，在空心玻璃管的光滑內壁全反射的方式在毛細玻璃管的內部進行傳輸；所述半導體X射線探測器和電子學系統接收所述毛細管X光半透鏡過濾后的X射線，產生的信號經過電子學系統處理后，顯示并存儲在計算機中；計算機控制所述五維樣品移動平臺可以移動或轉動樣品，以便于快速找到被測微區域，并且使得所述樣品的位置位于光學顯微鏡聚焦點中心的位置。進一步地，所述高壓電源為40_50kV。進一步地，所述毛細管X光透鏡將從X射線管出來的X射線匯聚成直徑在30-100微米左右的焦斑。進一步地，所述電子束的焦斑直徑為10微米。進一步地，所述電子學系統包括前置放大器、主放大器和多道分析器。本技術提供技術方案的有益效果是:1，解決從樣品中從B到U的全元素測量問題，既能高效率的測量硼碳氫氧等輕元素，也能準確的測量U等重金屬元素；用電子束激發樣品中原子序數小于鉀元素的元素特征K譜線，而用毛細管聚焦的X射線激發測量樣品中原子序數大于鉀元素的特征K或L譜線。2，利用X射線探測器前毛細管半透鏡過濾電子和X射線轟擊樣品產生的韌致輻射進入X射線探測器，降低能譜的本底，提高數據的分析精度。3.采用X射線和低電壓的電子束，電荷積累比較少，再者，采用光學顯微鏡觀察樣品表面而不用二次電子探測器，因此對于不導電樣品，無需鍍金屬膜。4，解決X射線有幾百微米的穿透深度和焦斑直徑大于30微米以上的顆粒測量，分析數據能代表整個樣品的數據。【專利附圖】【附圖說明】圖1是現有技術中電子束激發的X射線熒光譜儀結構示意圖圖2是本技術結構示意圖主要附圖標記說明:1，點光源X射線管和高壓電源；2，毛細管X光透鏡；3，五維樣品移動臺；4，電子槍發出的電子束；5，光學顯微鏡；6，毛細管X光半透鏡；7，半導體X射線探測器和電子學系統；8，真空腔體。【具體實施方式】點光源X射線管和高壓電源(I)位于五維樣品移動臺(3)的左側的斜上方，所述點光源X射線管與水平面成45度角，發出的X射線通過毛細管X光透鏡(2)以45度的角度照射在所述五維移動平臺(3)上的待探測樣品上；所述電子束(4)為8-10kV低壓電子束，垂直照射在樣品上的微區上；所述毛細管X光半透鏡(6)與水平面成38°的角度接受樣品中元素激發出的特征X射線，其位于半導體X射線探測器和電子學系統(7)的前端，并且毛細管X光半透鏡(6)的小直徑端對準所述樣品待探測的微區域(9)，大直徑端對準半導體X射線探測器和電子學系統(7)，X射線以滿足在空心玻璃管內壁發射全反射的角度從毛細管X光半透鏡(4)的小直徑端進入空心玻璃管，在空心玻璃管的光滑內壁全反射的方式在毛細玻璃管的內部進行傳輸；所述半導體X射線探測器和電子學系統(7)接收所述毛細管X光半透鏡(6)過濾后的X射線，產生的信號經過電子學系統處理后，顯示并存儲在計算機中；計算機控制所述五維樣品移動平臺(3)可以移動或轉動樣品，以便于快速找到被測微區域，并且使得所述樣品的位置本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種測量全元素的X射線譜儀，其特征在于，所述X射線譜儀包括：點光源X射線管和高壓電源(1)，毛細管X光透鏡(2)，五維樣品移動臺(3)，電子槍發出的電子束(4)，光學顯微鏡(5)，毛細管X光半透鏡(6)，半導體X射線探測器和電子學系統(7)和真空腔體(8)；其中，點光源X射線管和高壓電源(1)，光學顯微鏡(5)和半導體X射線探測器和電子學系統(7)固定在真空腔體的外壁上；毛細管X光透鏡(2)，五維樣品移動臺(3)，電子槍發出的電子束(4)和毛細管X光半透鏡(6)設置在真空腔體(8)的內部；所述點光源X射線管和高壓電源(1)位于五維樣品移動臺(3)的左側的斜上方，所述點光源X射線管與水平面成45度角，發出的X射線通過毛細管X光透鏡(2)以45度的角度照射在所述五維移動平臺(3)上的待探測樣品上；所述電子束(4)為5?10kV低壓電子束，垂直照射在樣品上的微區上；所述毛細管X光半透鏡(6)與水平面成38°的角度接受樣品中元素激發出的特征X射線，其位于半導體X射線探測器和電子學系統(7)的前端，并且毛細管X光半透鏡(6)的小直徑端對準所述樣品待探測的微區域(9)，大直徑端對準半導體X射線探測器和電子學系統(7)，X射線以滿足在空心玻璃管內壁發射全反射的角度從毛細管X光半透鏡(4)的小直徑端進入空心玻璃管，在空心玻璃管的光滑內壁全反射的方式在毛細玻璃管的內部進行傳輸；所述半導體X射線探測器和電子學系統(7)接收所述毛細管X光半透鏡(6)過濾后的X射線，產生的信號經過電子學系統處理后，顯示并存儲在計算機中；計算機控制所述五維樣品移動平臺(3)可以移動或轉動樣品，以便于快速找到被測微區域，并且使得所述樣品的位置位于光學顯微鏡(5)聚焦點中心的位置。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：程琳，王君玲，李融武，潘秋麗，李崧，鄭東，
申請(專利權)人：北京師范大學，
類型：新型
國別省市：北京;11