波長(zhǎng)色散型X射線熒光光譜儀的構(gòu)成

更新時(shí)間：2024-03-31 點(diǎn)擊次數(shù)：1487

波長(zhǎng)色散型X射線熒光光譜儀可以分為掃描型和固定型兩種。本文主要介紹掃描型儀器的結(jié)構(gòu)，由光源、濾光片、視野光闌、分光晶體/測(cè)角儀、探測(cè)器、自動(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)軟件以及配套的冷卻循環(huán)系統(tǒng)和真空系統(tǒng)這幾部分組成。簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)示意圖如下：

1）光源

波長(zhǎng)色散型X射線熒光光譜儀光源主要由高壓發(fā)生器和X射線管兩部分組成。

高壓發(fā)生器主要是為X光管提供相應(yīng)的電壓和電流。目前主要采用高頻固態(tài)的技術(shù)，輸出穩(wěn)定性大幅度提高。總功率一般為4KW。

高壓發(fā)生器

X光管即發(fā)射初級(jí)X射線裝置，功率一般為3KW（或4KW）。功率越大，元素激發(fā)效果越好，儀器檢出限越低。窗膜的厚度也是影響儀器檢出限很重要的因素，目前市面上常見(jiàn)的采用金屬Be（鈹）作為窗膜，最薄的厚度是30μm，除此之外，還有75μm和50μm的窗膜X光管。

X光管

2）冷卻循環(huán)系統(tǒng)

X光管產(chǎn)生X射線，通常是在真空中以高速電子轟擊靶材的方法產(chǎn)生。在這種情況下，電子的動(dòng)能99%都轉(zhuǎn)化為熱能，只有1%轉(zhuǎn)化成X射線。所以需要冷卻水對(duì)光管進(jìn)行冷卻。

3）濾光片

濾光片，通常是X射線管和試樣之間插入一塊金屬片，用來(lái)減少X射線管輻射的靶材特征X射線、雜質(zhì)線和背景。

X射線濾光片

4）進(jìn)樣系統(tǒng)

進(jìn)樣系統(tǒng)可分為外部進(jìn)樣系統(tǒng)和內(nèi)部進(jìn)樣系統(tǒng)。

外部進(jìn)樣器，即將制好的樣品放到相應(yīng)樣品位，再由軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試。

內(nèi)部樣品位，通常是雙位進(jìn)樣，也有單位置進(jìn)樣，這樣的設(shè)計(jì)主要是樣品需要在一定真空條件下測(cè)試。

內(nèi)部雙位進(jìn)樣器

5）視野光闌

光闌孔徑一般與樣品杯的口徑一致，用于屏蔽來(lái)自樣品杯材料產(chǎn)生的X射線熒光和散射線。

6）準(zhǔn)直器

準(zhǔn)直器由許多間距精密的平滑的薄金屬片疊積而成，有初級(jí)準(zhǔn)直器和次級(jí)準(zhǔn)直器兩種。初級(jí)準(zhǔn)直器在樣品和分光晶體之間，主要是將樣品發(fā)出的二級(jí)X射線變成平行光照射到分光晶體上。次級(jí)準(zhǔn)直器在分光晶體和探測(cè)器之間，主要將從分光晶體衍射出的X射線變成平行光到探測(cè)器。

初級(jí)準(zhǔn)直器：提高光譜的分辨率，降低雜散背景，提高峰背比；

次級(jí)準(zhǔn)直器：降低背景提高靈敏度；

準(zhǔn)直器按照移動(dòng)方式，可分為轉(zhuǎn)動(dòng)和平移兩種。

7）分光晶體/測(cè)角儀

分光晶體/測(cè)角儀是波長(zhǎng)色散型X熒光光譜儀最核心的部件之一。分光晶體作用將樣品發(fā)出的二次X射線進(jìn)行分光，測(cè)角儀則控制晶體和探測(cè)器的位置，使其相對(duì)樣品的位置滿足布拉格公式，得到相關(guān)元素信息。

分光晶體可分為平晶和彎晶兩類(lèi)，平晶穩(wěn)定性好，不易受其他條件的影響。彎晶有良好的聚焦性能，可以提高反射強(qiáng)度。