Флуоресцентный рентгеновский спектрометр Советский патент 1981 года по МПК G01N23/223 

(54) ФЛУОРЕСЦЕНТНЫЙ РЕНТГЕНОВСКИЙ СПЕКТГОМЕТР

Изобретение относится к рентгеноспектральным приборам. Известен флуоресцентный рентгеновский спектрометр, содержащнй блок возбуждения, включающий высоковольтный источник питания и источник рентгеновского излучений, и блок регистрации. Оптимизация условий возбуждетш достигается использованием в спектрометре источника излучешм с дискретным спектром генерируемых частот, напрнмер, рентгеновск( трубки со сменными анодами, и системы мо нохроматических фильтров 1. Недостатком устройства является |{евыс ясая зффективность анализа злементов с атомнымв номерами менее 20. Известен также флуоресцентный рен1теновский спектрометр, содержащнй высоковольтный нсточник питания. с регулируемым напряжением, рентгеновскую трубку прострельното типа, снабженную средствами перемещения электронного пучка относительно поверхности анодного покрытия, средства вьщеления анали тической линии, датчик длины волны выделяв мой линии и устройства регистрации выделенн го флуоресцентного излучения. Дня возбужд ния флуоресцетции средних и тяжелых эт емёнтов используется рапгенов жая трубка с пятью сменными анодами, для возбуждения легких злементов - трубка с одним анодом 2}. Недостатками устройства являются громоздкость конструкции, так как спектр тетр состоит фактически из двух устройств для анализа, соответственно, легких, средних, тяжелых элементов, и трудность перехода от анализа одного элемента к анализу друг(иго элемента с сохранением оптимальных условий возбуждения, так как оператор должен при этом поменять анод трубки, монохроматизирующий фильтр и изменить высокое напряжение. Цель изобретения - упрощение конструкции спектрометра и обеспечение возможности пров&дения измерешш в автоматическом режиме при оптимальных условиях возбуждения флуоресценции. Поставленная цель достигается тем,что в флуоресцентном рентгеновском спектрометре, содержащем высоковольтный источник питания с регулируемым напряжением, подсоединенный

к рентгеновской трубке с анодом прострёльного типа, снабженной .средствами перемещекия электронного пучка, расположенные по ходу рентгеновского луча, держатель образца, диспергирзооицш элемент, датчик длнны волны выделяемой линии и устройство регистрации выделенного флуоресцентного иэлучения, анодное покрытие трубки выполнено переменным по, толщине, а к датчику длины волны подсоед иены функциональные регуляторы напряжения высоковольтного источника питания и перемащения электронного пучка, выходы которых соединены, соответственно, с источником питания и средствами перемещения электронного пзчка, имеющие передаточные характеристи ки:

J

А

Us

где и - ускоряющее напряжение на реште

невской трубке;

X - величина перемещения электронного пучка относительно анодного покрытия;Я - длина вошш вьвделяемой аналити

ческой линии; функция, обратная закону измене

ниЯЁ Х) толщины анодного покрытия вдоль направления перемещения электронного п)гчка; Аи 8 - постоянные.

Анодное покрытие может 6biT|L вьщолнено в виде клшга. В этом случае(Х):дЧ,аb функциональные регуляторьг напряжения высо-; крвольтного источника питания и перемещения электронного пучка относительно анодного покрытия имеют, соответственно, передаточные характеристики:

., А „а , -Анодное покрытие может быть выполнено ступенчатым, причем величина i -той ступеньки определяется соотнощением(7(.)тг5; функциональные регуляторы напряжения высоковольтного источника питания и перемещения электронного пучка относительно анодиого покрытия имеют, соответственно, передаточные характеристики:

«t

На чертеже представлена структурная схема флуоресцентного рентгеновского спектрометра.

Спектрометр содержит высоковольтный нсточник 1 петания с регулируемым напряжением, рентгеновскую трубку 2 прострельного типа, средства 3 перемещения электронного пучка относительно анодного покрытия, держатель 4 образца 5, диспергирующий элемент б, датчик 7 длины волны выделяемой линии, устройство 8 регистрации вторичного рентгеновского излучения, функциональный регулятор 9 напряжения высоковольтного источника питания и функциональный регулятор 10 переме- щеиия электронного пучка относительно анод ного покрытия.

Спектрометр работает следующим образом.

Датчик 7 исследуемой длины волны по положению диспергирующего элемента 6 дает ииформацию о длине волны выделяемой флуоресцентной линии. Функцио|1альныё регуляторы 9 и 10 иапояжения высоковольтного источника питания и смещения электроиного пучка относительно анодного покрытия управляют, соответственно, высоковольтным источником 1 питания и средствами 3 перемещения электронного пучка относительно анодного покрытия таким образом, что ускоряющее напряжение и перемещение электронного пучка отвечают соотнощениям:

,., А (-) U.J-, Х-1 (.1/

При этом обеспечивается оптимальное соотнощен№ между ускоряющим напряжением и потенциалом возбуждения V серии, к которой относится исследуемая линия(У(. %- -4-) и электронный пучок перемещается в такой участок анода, где происходит полное поглощ ние энерпга электронов (толщина анодного покрытия равна поперечному пробегу электронов в материале анода при установленном ускоряющем напряжении), а фильтрация излучения рентгеновской трубки получается минимальной, что особенно важно при возбуждении легких элементов (2 20).

Использование анода переменной толщины из одного материала, например золота или Ш1атш ы,и толщины бериллиевого окна рентгеновской 0,05-0,25 мм в худщем случае снижает, эффективность возбуждения не более чем в два раза по срзвнению с анодом из наиболее подходящего материала для некоторых рентгеновских линий, но при этом значительно зшрощает констр)гкцию спектрометра.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет создать автоматические рентгеновские сканирующие к многоканальные спектрометры с условиями возбуждения флуоресценции, близкими к бптимальным в широком диапазоне анализируемых элементов. В част ности изобретение включено в документацию опытных образцов многоканального рентгеновского спектрометра АРК-2. По сравнению с базовым объектом - спектрометром АРК-1 ожи дается повыщение эффективности ана;тза за . счет сокращения времени анализа на 17% . при сохранении диапазона анализируемых элементов и погрешности анализа. Допотгительный годовой экономический эффект от ис