專(zhuān)利名稱(chēng)：便攜式管激發(fā)x射線熒光儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種放射性地球物理學(xué)的測(cè)量設(shè)備，特別是一種便攜式管激發(fā)X射線熒光儀。
X射線熒光儀由于是一種能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)物質(zhì)成分快速、無(wú)損分析的重要儀器設(shè)備，所以應(yīng)用極為廣泛。如普查找礦、礦產(chǎn)勘探、采礦選冶、環(huán)境保護(hù)、材料分析、鍍層測(cè)定、黃金檢測(cè)、建筑材料、石油化工、生物醫(yī)學(xué)、考古分析....等等領(lǐng)域都要用上。X射線熒光儀最早的產(chǎn)品由于體積龐大，只能在試驗(yàn)室應(yīng)用?，F(xiàn)在各國(guó)都在竟相研制更加現(xiàn)代化的便攜式X射線熒光儀，我國(guó)便攜式X射線熒光儀，早期產(chǎn)品采用放射性核素源做放射源，一是不便進(jìn)行高靈敏度的測(cè)量，二是對(duì)工作場(chǎng)所會(huì)產(chǎn)生一定程度的核污染。
本實(shí)用新型的目的在于向公眾提供一種能夠進(jìn)行多元素全譜測(cè)量，事時(shí)顯示、快速計(jì)算和無(wú)任何污染的便攜式管激發(fā)X射線熒光儀。
以下是本實(shí)用新型的技術(shù)方案和措施。
本實(shí)用新型是由探測(cè)頭和主機(jī)所構(gòu)成的便攜式管激發(fā)X射線熒光儀，其特征在于；探測(cè)頭1由30KV高壓電源3和可控X光管4連接，以及X射線探測(cè)器5及其輸出線通過(guò)電纜連接插頭座6與主機(jī)連接；主機(jī)從上部至下部的結(jié)構(gòu)順序是熒光板和蓋板2、高壓操作臺(tái)面板7、筆記本電腦8、道脈沖幅度分析器(MCA)9、主放大器10、中低壓供電電源11和電池組12。如圖1和圖4所示。
本實(shí)用新型由能夠發(fā)出可控X射線的可控X射線激發(fā)源，以及X射線探測(cè)器，主放大器，高、中、低壓供電電源，多道脈沖幅度分析器(MCA)，微機(jī)及外圍設(shè)備組成，其特征在于由可控X射線激發(fā)源是利用小型低功能X射線管及高壓電源組成；X射線探測(cè)器可根據(jù)需要由Si-PIN電致冷X射線探測(cè)器，或Si(Li)半導(dǎo)體探測(cè)器，或CZT探測(cè)器構(gòu)成；主放大器由放大器、基線恢復(fù)器和有源積分器三個(gè)主要電路構(gòu)成；MCA分析器由跟隨器、采樣保持器、ADC芯片和控制接口電路四部分構(gòu)成。其工作單元框圖的連接如附圖2所示。
本實(shí)用新型主要結(jié)構(gòu)由探頭和主機(jī)兩部分構(gòu)成，探頭有高壓電源、X光管和X射線探測(cè)器；主機(jī)有筆記本電腦、MCA、放大器、電源和電池組；探頭與主機(jī)之間有電纜連接。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于1、采用可控X射線激發(fā)源，符合環(huán)保要求；2、全譜測(cè)量，自動(dòng)檢測(cè)，分析器道數(shù)不小于1000道；3、采用Si-PIN電致冷X射線探測(cè)器，或Si(Li)半導(dǎo)體探測(cè)器，或CZT探測(cè)時(shí)能量分辨率優(yōu)于200eV；4、整機(jī)功耗小于25W5、整機(jī)重量小于15Kg6、探頭可以多樣化替換使用；7、分析元素范圍可從S(Z＝16)至U(Z＝92)8、對(duì)于常規(guī)巖石土壤樣品，測(cè)量時(shí)間5～10分鐘，一些元素的分析檢出限可達(dá)幾～十幾ppm；9、用筆記本電腦和相應(yīng)的軟件，能夠在野外現(xiàn)場(chǎng)或原位快速給出結(jié)果；10、整機(jī)經(jīng)過(guò)實(shí)際運(yùn)輸?shù)恼饎?dòng)試驗(yàn)后完全可以正常使用。
以下結(jié)合
和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步介紹。
圖1是本實(shí)用新型探頭和主機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型工作單元連接示意圖。
圖3是本實(shí)用新型多道脈沖幅度分析器(MCA)的組成和連接框圖。
圖4是實(shí)用新型整機(jī)部件連接示意圖。
圖5是本實(shí)用新型X射線激發(fā)源可控電流實(shí)施例電路圖。
圖6是本實(shí)用新型X射線探測(cè)器高壓實(shí)施例電路圖。
圖7是本實(shí)用新型主放大器實(shí)施例電路圖。
圖8是本實(shí)用新型多道脈沖幅度分析器(MCA)實(shí)施例電路圖。
其中1、探測(cè)頭；2、蓋板和螢光板；3、30KV高壓電源；4、可控X光管；5、X射線探測(cè)器；6、電線連接插頭、座；7、高壓操作臺(tái)面板；8、筆記本電腦；9、道脈沖幅度分析器(MCA)；10、主放大器；11、高、中、低壓供電電源；12電池組。
實(shí)施例如圖4所示，熒光儀由探頭(見(jiàn)圖4-1)及操作臺(tái)(圖4-2)組成。探頭由Si-PIN電制冷導(dǎo)體探測(cè)器(圖4-5)、小型低功率X光管(圖4-4)及供X光管工作的高壓電源(圖4-3)連接構(gòu)成。操作臺(tái)由主放大器(圖4-10)、多道脈沖幅度分析器(圖4-9)、袖珍筆記本微機(jī)(圖4-8)、高、中、低壓電源(圖4-11)、供電電池組(圖4-12)連接組成。圖4-6為探頭與操作臺(tái)的連接電纜插頭座；圖4-2為操作臺(tái)蓋板；圖4-7為操作臺(tái)面板。
儀器制造過(guò)程中，先完成各單元電路和制造、調(diào)試。通過(guò)調(diào)試，各單元部件應(yīng)分別達(dá)到以下相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)。其中Si-PIN電制冷半導(dǎo)體探測(cè)器。主要技術(shù)指標(biāo)為能量分辨率，應(yīng)達(dá)到180-200eV。
主放大器的主要技術(shù)指標(biāo)包括增益范圍為5-1500；增益穩(wěn)定性為±0.01％℃；積分非線性為±0.05等。
多道脈沖幅度分析器，道數(shù)為1024道；轉(zhuǎn)換精度為0.05％；微分非線為±0.05等。
袖珍筆記本微機(jī)，一般應(yīng)為586以上機(jī)型。支持Windows 9x系統(tǒng)軟件，體積應(yīng)盡量小。
小型低功率X光管，管體體積為φ25×800mm；耐壓＞40KV；陽(yáng)極電流0-500μA；燈絲功率為0.6W等。
供X光管工作的高壓電源的輸出電壓0-30KV；輸出電流0-0.3mA；電壓不穩(wěn)定度小于0.1％/8小時(shí)；電流不穩(wěn)定度小于0.1％。8小時(shí)；輸出紋波優(yōu)于0.1％等。
探頭的裝配應(yīng)安裝探測(cè)器、X光管及高壓電源三個(gè)部件。其中，X光管與探測(cè)器的相對(duì)位置是十分重要的。應(yīng)保證滿(mǎn)足“光路最小”原則。安裝高壓電源應(yīng)注意高壓的絕緣性能。
操作臺(tái)的裝配應(yīng)安裝主放大器、多道脈沖幅度分析器、袖珍筆記本微機(jī)；高、中、低壓電源及供電電池組等。安裝時(shí)應(yīng)注意電源的電壓值及極性，否則將損壞單元電路。
硬件安裝完成后，安裝便攜式管激發(fā)X射線熒光儀的系統(tǒng)軟件。
整機(jī)安裝完成后，先不接通供X光管工作的高壓電源。用放射性核素源Fe-55，檢查Si-PIN電制冷半導(dǎo)體探測(cè)器---主放大器---多道脈沖幅度分析器---袖珍筆記本微機(jī)這一系統(tǒng)是否工作正常。在工作正常的情況下，取下Fe-55放射性核素源。接通供X光管工作的高壓電源，放置樣品片，進(jìn)行整機(jī)性能測(cè)試。
如圖4和圖1所示，本實(shí)用新型儀器結(jié)構(gòu)主要由探測(cè)頭1，可控X光管4，操作臺(tái)7，電腦8和電源11構(gòu)成。電源11連接可控X光管4，操作臺(tái)7和電腦8連接探測(cè)頭1?？煽豖光管是帶控制柵極的旁熱式陰極X射線光管。
連接主機(jī)與探測(cè)頭的是標(biāo)準(zhǔn)的1-3型電纜。
本實(shí)用新型研制成功以后，在特定范圍內(nèi)進(jìn)行一系列例行試驗(yàn)，經(jīng)檢測(cè)結(jié)果，完全達(dá)到設(shè)計(jì)和使用要求。
權(quán)利要求1.一種由探測(cè)頭和主機(jī)所構(gòu)成的便攜式管激發(fā)X射線熒光儀，其特征在于1)探測(cè)頭1由30KV高壓電源3和可控X光管4連接，以及X射線探測(cè)器5及其輸出線通過(guò)電纜連接插頭座6與主機(jī)連接；2)主機(jī)從上部至下部的結(jié)構(gòu)順序是熒光板和蓋板2、高壓操作臺(tái)面板7、筆記本電腦8、道脈沖幅度分析器(MCA)9、主放大器10、中低壓供電電源11和電池組12。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式管激發(fā)X射線熒光儀，其特征在于工作單元的連接順序是可控X射線源單元——照射樣品和樣品反射單元——X射探測(cè)器單元——前置放大器單元——主放大器單元——多道分析器單元——接口電路單元——筆記本電腦和外圍設(shè)備單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式管激發(fā)X射線熒光儀，其特征在于a)由可控X射線激發(fā)源是利用小型低功能X射線管及高壓電源組成；b)X射線探測(cè)器是由Si-PIN電致冷X射線探測(cè)器、Si(Li)半導(dǎo)體探測(cè)器、CZT探測(cè)器構(gòu)成；c)主放大器由放大器、基線恢復(fù)器和有源積分器三個(gè)主要電路構(gòu)成；d)MCA分析器由跟隨器、采樣保持器、ADC芯片和控制接口電路四部分構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式管激發(fā)X射線熒光儀，其特征在于a)本實(shí)用新型由探頭和主機(jī)兩部分構(gòu)成，探頭有高壓電源、X光管和X射線探測(cè)器；b)主機(jī)有筆記本電腦、MCA、放大器、電源和電池組；c)探頭1中的X射線探測(cè)器5與主機(jī)電纜連接插頭座6之間有電纜連接。
專(zhuān)利摘要一種便攜式管激發(fā)X射線熒光儀,由可控X射線激發(fā)源,X射線探測(cè)器,主放大器,多道脈沖幅度分析器(MCA),微機(jī)、應(yīng)用軟件及外圍設(shè)備組成。由可控X射線激發(fā)源是利用小型低功能X射線管及高壓電源組成;X射線探測(cè)器根據(jù)需要由Si－PIN電致冷X射線探測(cè)器、或Si(Li)半導(dǎo)體探測(cè)器、或CZT探測(cè)器構(gòu)成;主放大器由放大器、基線恢復(fù)器和有源積分器三個(gè)主要電路構(gòu)成;MCA分析器由跟隨器、采樣保持器、ADC芯片和控制接口電路構(gòu)成。
文檔編號(hào)G01N23/22GK2491832SQ0121429
公開(kāi)日2002年5月15日 申請(qǐng)日期2001年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月27日
發(fā)明者賈文懿, 周蓉生, 馬英杰, 方方, 侯新生 申請(qǐng)人:成都理工學(xué)院