Рентгенофлуоресцентный анализатор состава вещества Советский патент 1988 года по МПК G01N23/223 

о: N о сх

Изобретение относится к приборам для рентгенофлуоресцентного анализа состава вещества и может быть использовано для качественного и количественного анализа элементного состава вещества материалов в л;абораторных условиях.

Цель изобретения - снижение нредела обнаружения онределяемых элементов без увеличения мощности рентгеновской трубки. На фиг. 1 приведена рентгенооптическая анализатора; на фиг. 2 - конструк- фя вакуумной камеры анализатора, вид с|5оку; на фиг. 3 - то же, вид сверху.

I Анализатор содержит рентгеновскую т )убку 1, вторичный излучатель 2, коллиматор 3, кольцевую диафрагму 4, детектор 5, щестерню-прободержатель 6 с пробой 7 на подложке 8, защитный экран 9, наибы 10, защитный слой 11, 12 с вторичными излучателями и фильтр 13. Каждая кольцевая диафрагма 4 содержит цайбы 10 из материала, максимально поглощающего излучение соответствующего в оричного излучателя, покрытые защитными слоями 11 из материалов, не дающих спектральных линий в анализируемом участке ciieKTpa и ослабляющих излучение материала шайб.

Вторичные излучатели 2, коллиматоры 3 с м тюгослойными кольцевыми диафрагмами 4 и фильтрами 13 расположены симметрично пер окружности через 60° на диске 12, п|)ичем коллиматоры 3 могут перемещаться в I направлении, перпендикулярном ее плос- кАсти. Диск 12 имеет полуцилиндрические 14, расположенные через 60° по ок- р жности и служащие для фиксации дис- к4 12 в положениях, где ось коллимато- р4 3 совпадает с осью детектора 5.

I Прободержатели 6, выполненные в виде щ|естерен-сателлитов, находящихся в зацеплении с планетарной щестерней 15, распо- лс1жены в посадочных местах диска 16, симметрично по окружности через 60° и име- ю)- возможность вращения вокруг своей оси и щрстерни Л5. Диск 16 имеет полуцилинд- рИческие пазы 17, расположенные через 60° по окружности и служащие для фиксации диска 16 в положениях, где ось пробо- дфжателя 6 совпадает с осями коллима- тара 3 и детектора 5.

На валу 18 закреплены планетарная щес- терня 15, ведущая шестерня 19, а также диски 12 и 16, причем щестерни 15 и 19 закреплены на валу 18 жестко, а диски 12 и 16 - с возможностью вращения. Шестерня 20 связана с электродвигателем 21 посредством червяка 22 и вала 23. Шестерня 19 связана с ведомой щестерней 26 редуктора посредством промежуточных щестерен 24 и 25. Муфта 27 сцепления, связывающая щестерню 26 с диском 28 цевочного зацепления с цевками 29, служит для по- вфрота в определенные моменты диска 12.

Диск 28 цевочного зацепления жестко закреплен на оси 30.

Трехплечевой рычажный механизм поворота и фиксации диска 16 закреплен на

неподвижной оси 31 с возможностью поворота вокруг этой оси. На плече 32 данного механизма закреплена колодка 33 с возможностью регулирования положения относительно диска 16 с помощью винта 34. На плече 35 закреплен на оси 36 под0 щипник-фиксатор 37. Плечо 38 является толкателем кулачкового механизма поворота диска 16, содержащего кулак 39 и кла- вищу 40, жестко закрепленные на оси 41, причем кулак 39 находится внутри ва2 куумного объема камеры анализатора, а клавиша 40 - вне объема камеры анализатора. Ось 41 с возможностью вращения проходит через вакуумное уплотнение 42. Двухплечевой рычажный механизм поворота и фиксации диска 12 закреплен на

0 неподвижной оси 43 с воз.можностью поворота вокруг этой оси. На плече 44 закреплен на оси 45 подшипник-фиксатор 46. Плечо 47 является толкателем кулачкового механизма поворота диска 12, содержащего

r кулак 48 и клавишу 49, жестко закрепленные на оси 50, причем кулак 48 находится внутри вакуумного объема камеры анализатора, а клавиша 49 - вне объема камеры анализатора. Ось 50 проходит с возможностью вращения через вакуу.мное

0 уплотнение 51. К плечам 32 и 44 прикреплены пружины 52 и 53, прижимающие подшипники-фиксаторы 37 и 46 соответственно при свободном положении клавиш 40 и 49 к пазам 17 и 14.

Корпус криостата 54 полупроводникового

5 блока детектирования связан с корпусом 55 камеры анализатора посредством вакуумного уплотнения 56. В позиции «Измерение, когда подшипники-фиксаторы находятся в полуцилиндрических пазах 17 и 14 соответственно дисков 16 и 12, центры отверс тий одного из прободержателей 6 и одного из коллиматоров 3 находятся на одной оси с центром входного окна детектора. Доступ к прободержателям осуществляется через крышку 57 в вакуумной камере.

5 Анализатор состоит из указанной вакуумной камеры, полупроводникового детектора излучения в криостате, сосуда Дюара и электронного устройства, в котором обрабатывается сигнал от детектора излучений, производится амплитудный анализ и

0 накапливается спектр излучения от пробы, возбужденный излучением вторичного излучателя.

Анализатор работает следующим образом.

5 В позиции «Измерение вращательный момент с электродвигателя 21 через валы 23 и 18, червяк 22 и шестерни 20,25, 19 и 15 передаются на шестерни-прободержатели 6,

осу1цеств:1яя их вращение вокруг своей оси. Смена пробы осуществляется нри кратковременном нажатии клавиши 40. Усилие через ось 41 кулачкового ме.чаиизма и кулак 39 передается толкателю 38 трехнлечевого рычажного механизма поворота и фиксации диска 16, который поворачивается вокруг оси 31. При этом пружина 54 поджимается, подпшппик-фиксатор 37 выходит из паза 17 в диске 16, а колодка 33 плеча 32 прижимается к П1естерпям-прободержате- лям 6, которые обкатываются вокруг шестерни 15.

В результате происходит вран1ение диска 16 до попадапия в следуюпхий по ходу паз 17. При этом под действием пружипы 52 колодка 33 плеча 32 отходит от И1есте- рен-прободержателей 6, вращение диска 16 прекрап1ается. Смепа вторичного излучате.чя осупхествляется кратковременным нажатием клавип1и 49. Усилие через ось 50 кулачкового механизма и кулака 48 передается плечу-толкателю 47 двухплечевого рычажного механизма поворота и фиксации диска 12. который поворачивается вокруг оси 43. При этом пружина 53 поджи-. мается, подп1ипник-фиксатор 46 выходит из паза 14 в диске 12. Муфта 27 сцепления, которая до этого пробуксовывала, после освобождения фиксатора 46 передает вращение от электродвигателя 21 через червяк 22 и Н1естерпи 20, 26, 24 и 25 па диск 28 цевочного зацепления с цевками 29, вращающими диск 12.

Наличие шести различных вторичных излучателей нозволяет оптимально подобрать энергию возбуждающего рентгеновского излучения для получения минимального предела обнаружения определяемого элемента. Форма вторичпого коллиматора позволяет приб.чизить ei o края к прободержателю, наиболее no.ino использовать излучение рентгеновской трубки, нолностью перекрывая ее апертуру, и получить близкий к максимальному выход вторичного излучения от большинства частей излучателя. Конструкция коллиматора исключает регистрацию рассеянного на нем излучения от краев пробы. Все это приводит к повышению контрастности аналитических линий опреде0

5

0

5

0

5

0

5

.пяемых элеменгов и снижению нределов их обнаружения в три и 6o, iee раз ио сравнению с прототипом.

Формула ч лоорегснч.я

1. Рентгепофлуоресценгный анализатор состава вен1ества, содержащий рентгеновскую трубку, по. ппроводниковый детектор излучения, два диска с приводом вращения, на одном из которых размсн1ены прободержатели, па другом - вторичные излучатели, коллиматоры с кольцевыми диафрагмами и фильтрами и электронное устройство, вход которого соединен с выходом детектора излучепия, а один из выходов - с рентгеповской трубкой, отличающийся тем, что. с целью снижения пре- де.ча обнаружения онреде.чяемых элементов без увеличения монцности рентгеновской трубки, в пего дополнительно введена планетарная П1естерпя, соединенная е приводом, нрободержате,1и выно,пнены в виде шестерни-сателлита, находян1ейся в зацеплении с планетарной 1пестерней, вторичные нзлуча- те. ш имеют форму усеченного эллиптического парабо. юида, обращенного вогнутой стороной к рентгеновской трубке и нро- бодержателю и полностью перекрывающего пучок из,чуче)П(я от трубки, коллиматоры выполнены в виде полого цилиндра, без торцовых стенок, внутри которых расположены кольцевые диафрагмы, установ,тепы проходящими через Te:ia вторичных из, чателей с возможностью перемеп1ения вдоль своих осей и так, что их оси совиада- ют с осями прободержателей, а одного из пих - и с осью детектора, диски установлены соосно друг с другом и с планетарно1( Н1естерней с возможностью остановки любо1 о диска в положениях, где оси одного из прободержателей, коллиматоров и детектора совпадают.

2. Ана, 1изатор по п. 1, отличающийся тем, что кол.чиматоры и кольцевые диафрагмы изготовлены из материа.та, максимально поглошаюн1его излучение соответ- ствуюпхего вторичного из,чучателя, и покрыты по крайней мере одним слоем материала, но, 1ностью поглощающего излуче- нпе .материала ко.члиматора и диафра1 м.

Изобретение относится к приборам для рентгенофлуоресцентного анализа состава вещества и может быть использовано для качественного и количественного анализа элементного состава веществ и материалов в лабораторных условиях. Целью изобретения является снижение предела обнаружения определяемых элементов без увеличения мощности рентгеновской трубки. Анализатор содержит рентгеновскую трубку, вторичный излучатель, коллиматор, кольцевую диаграмму, детектор, 1иестерню-пробо- держатель с пробой на подложке, защитный экран, шайбы, защитный слой, диск с вторичными излучателями и фильтр. На валу закреплены планетарная щестерня, ведущая щectepня и два соосных диска, закрепленных с возможностью вращения. На одном из дисков размен,ены прободержатели, на другом - вторичные излучатели, коллиматоры с кольцевыми диафрагмами и фильтрами. Вторичные излучатели имеют фор.му усеченного эллиптического параболоида, коллиматоры -форму полых цилиндров. Коллиматоры и кольцевые диаграммы изготовлены из материала, поглощающего излучение материала вторичного излучателя, и покрыты слоем материала, поглощающего излучения материала колли.матора и диафрагм. 1 3. п. ф-лы, 3 ил. ( (Л

СХ)

&