能量色散X射线荧光光谱仪系统设计

发布时间：2020-09-11 13:31

　　 能量色散X射线荧光分析仪是一种可以快速对物质中的元素进行定性与定量分析的测量分析仪器,广泛应用在冶金、考古、有害物质检测、矿物分析等领域。能量色散X射线荧光分析仪主要由X射线管、高压模块、光路系统、信号处理电路以及计数系统构成。本文设计并研制了一款主要由X射线管、高压电源系统、光路系统以及信号处理系统组成的能量色散X射线荧光分析仪,完成下位机系统与上位机的程序设计,实现对光谱信号的采集处理与分析。本文采用Mo靶X射线管作为激发源,通过调节管压管流保证荧光的最佳激发范围。设计了准直器加装滤光片的结构,优化了“源-样品-探测器”的光路系统,减少背景干扰,提高了信噪比。采用高能量分辨率的Si-PIN探测器XR-100CR,设计了整形放大电路,用于调理探测器输出的脉冲信号,提高光谱仪的能量分辨率。下位机系统通过对峰值检测电路输出信号的判定,控制多道脉冲幅度分析器对峰值进行采样分析。硬件电路系统采用VerilogHDL进行编程开发,ModelSim进行软件仿真,SignalTap II进行在线调试。上位机系统基于LabVIEW,采用多线程技术、数据库技术等,开发了用户使用界面,光谱数据经过谱线光滑处理、背景扣除、寻峰以及峰面积计算,完成对元素的定性分析与定量分析的设计,结果由上位机系统显示与存储。
【学位单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH744.1
【部分图文】：

图 1-1 Minipal4 荧光分析仪 图 1-2 Epsilon 3X 分析仪德国斯派克（SPECTRO）公司生产的 Spectro MIDEX XRF 采用上照式设计，电脑控制光斑，可以选定测试样品上的测试点的位置，便于测试不规品。除了可以对样品的微小区域的元素进行快速的分析，还可以对超大样品进行元素分析，计数率达到目前全球最高的 250000cps。此外，斯派克公司出了使用 50W 低能量的 X 射线管作为辐射源的扩展偏振光学系统SPECTRO XEPOS，原级 X 射线通过高通偏振光学系统转换后的完全偏振且单色的 X 射线可以测定各类元素，灵敏度很高，成为实验室测量主量、次痕量元素不可替代的手段，因其采用的是先进的偏振 X 射线荧光激发技术振 X 射线本身具备偏振性和单色性，因此该仪器的背景低，信噪比高，检低，无需滤光片，可以实现 Na-U 的全分析。其还推出了手持式 X 射线荧光仪 SPECTRO xSORT，该设备采用一体化设计，依据人体工程学原理，适用质勘探、矿产贸易、考古分析、PMI 多种复杂的现场勘测，在满足安全性的下，以较快的分析速度短时间内取得实验室级的分析结果。

图 1-1 Minipal4 荧光分析仪 图 1-2 Epsilon 3X 分析仪德国斯派克（SPECTRO）公司生产的 Spectro MIDEX XRF 采用上照式设计，电脑控制光斑，可以选定测试样品上的测试点的位置，便于测试不规品。除了可以对样品的微小区域的元素进行快速的分析，还可以对超大样品进行元素分析，计数率达到目前全球最高的 250000cps。此外，斯派克公司出了使用 50W 低能量的 X 射线管作为辐射源的扩展偏振光学系统SPECTRO XEPOS，原级 X 射线通过高通偏振光学系统转换后的完全偏振且单色的 X 射线可以测定各类元素，灵敏度很高，成为实验室测量主量、次痕量元素不可替代的手段，因其采用的是先进的偏振 X 射线荧光激发技术振 X 射线本身具备偏振性和单色性，因此该仪器的背景低，信噪比高，检低，无需滤光片，可以实现 Na-U 的全分析。其还推出了手持式 X 射线荧光仪 SPECTRO xSORT，该设备采用一体化设计，依据人体工程学原理，适用质勘探、矿产贸易、考古分析、PMI 多种复杂的现场勘测，在满足安全性的下，以较快的分析速度短时间内取得实验室级的分析结果。

图 1-1 Minipal4 荧光分析仪 图 1-2 Epsilon 3X 分析仪德国斯派克（SPECTRO）公司生产的 Spectro MIDEX XRF 采用上照式光管设计，电脑控制光斑，可以选定测试样品上的测试点的位置，便于测试不规则样品。除了可以对样品的微小区域的元素进行快速的分析，还可以对超大样品表面进行元素分析，计数率达到目前全球最高的 250000cps。此外，斯派克公司还推出了使用 50W 低能量的 X 射线管作为辐射源的扩展偏振光学系统仪器SPECTRO XEPOS，原级 X 射线通过高通偏振光学系统转换后的完全偏振且部分单色的 X 射线可以测定各类元素，灵敏度很高，成为实验室测量主量、次量和痕量元素不可替代的手段，因其采用的是先进的偏振 X 射线荧光激发技术，偏振 X 射线本身具备偏振性和单色性，因此该仪器的背景低，信噪比高，检出限低，无需滤光片，可以实现 Na-U 的全分析。其还推出了手持式 X 射线荧光分析仪 SPECTRO xSORT，该设备采用一体化设计，依据人体工程学原理，适用于地质勘探、矿产贸易、考古分析、PMI 多种复杂的现场勘测，在满足安全性的前提下，以较快的分析速度短时间内取得实验室级的分析结果。

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本文编号：2816739