便携式射线分析仪及其使用方法技术

本发明专利技术便携式射线分析仪及其使用方法涉及一种利用射线，通过测量二次发射来分析材料的装置，由射线发生器、射线探测器、集高低压电源和谱仪放大器和多道分析器和通讯接口为一体的二次电子仪表、笔记本电脑、和软件包构成，其中射线发生器包括Ｘ射线产生器和γ中子发生器，射线探测器包括Ｘ射线探测器和γ射线探测器，它们均有相同形状的机械插接口，谱仪放大器和多道分析器有特别的构成；其使用方法是：当样品是需要Ｘ射线分析时，选用Ｘ射线产生器和Ｘ射线探测器；当样品需要γ射线分析时，选用γ射线产生器和γ射线探测器。本便携式射线分析仪的射线能量范围从Ｘ射线到γ射线，分析元素多，可靠和稳定，功耗低，使用方便。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术要求保护的技术方案涉及一种利用射线，通过测量二次发射来分析材料的装置。
技术介绍
便携式射线分析仪，又称之为便携式能谱仪，有着广泛的用途，通常由五大技术模块构成，它们是(1)用于激发物质原子或其核的X射线产生源或中子产生源；(2)X或γ射线探测器；(3)集谱仪放大器、多道分析器、热电冷却供电电源，数据传送控制接口为一体的二次电子仪表；(4)完成数据处理、分析、显示、存贮等功能的笔记本电脑；(5)软件包。时至今日，国内外的便携式射线分析仪都只是一种单一射线的荧光分析仪。也就是说，要么是X射线的荧光分析仪，要么是γ射线的能谱分析仪。已公开的X射线荧光分析仪非常之多，其中中国专利有CN 2237241“一种X射线荧光分析仪”、CN 2145381“使用X光透镜的X射线荧光分析仪”、CN 86101103X“荧光分析仪双补偿件及制作方法”，较新的美国和日本专利有US 6,122,344“X-ray inspection system”、US 6,765,986“X-rayfluorescence analyzer”、US 20040136500“X-ray analyzer”、JP 2004-191122“FLUORESCENCE X-RAY ANALYZER”、和JP 2004-138604“FLUORESCENCE X-RAY ANALYZER”。国内公知的γ射线能谱分析仪有我国上世纪80年代至90年代前期进口的数百台高纯锗γ能谱仪，同时还有许多国产的碘化钠γ能谱仪；已公开的γ射线能谱分析仪的相关文献不多，US 5,369,578“Method and apparatus for using non-linear spectral fittingprocedures on gamma-ray spectral data”披露了一种基于γ射线光谱数据的方法和仪器。上述公知的射线分析仪不仅都只是一种单一射线的分析仪，使用上不甚方便，而且还存在技术构成相对老化，其中不乏还采用液氮冷却维持工作和286、486计算机处理分析数据，功耗较高，功能较少，设计结构欠紧凑，可靠性和稳定性较差的缺点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种集X射线分析仪和γ射线能谱分析仪于一身的，克服了使用上不甚方便、功耗较高、功能较少、设计结构欠紧凑、可靠性和稳定性较差的缺点。本专利技术解决该技术问题所采用的技术方案是本专利技术的便携式射线分析仪由五大技术模块构成(1)射线发生器、(2)射线探测器、(3)集高低压电源、谱仪放大器、多道分析器和通讯接口为一体的二次电子仪表，以下简称二次电子仪表、(4)笔记本电脑、和(5)软件包，射线发生器和射线探测器是机械连接，射线探测器和二次电子仪表是用信号线连接，二次电子仪表和笔记本电脑是用通讯电缆连接，软件包直接安装在笔记本电脑内，其中，射线发生器包括X射线产生器和γ中子发生器，射线探测器包括X射线探测器和γ射线探测器，它们均有相同形状的机械插接口；谱仪放大器是由导线连接下述电路模块构成基线恢复电路连接缓冲输入级电路，缓冲输入级电路连接反相器，反相器连接放大级电路1，放大级电路1分别连接放大级电路2和零点自稳电路，放大级电路2分别连接放大级电路3和增益可编程控制器，放大级电路3连接滤波电路1，滤波电路1连接滤波电路2，滤波电路2连接滤波电路3，滤波电路3分别连接滤波电路2和缓冲输出级电路，缓冲输出级电路分别连接滤波电路3、零点自稳电路和反堆积电路，零点自稳电路分别连接到放大级1和缓冲输出级电路，反堆积电路连接缓冲输出级电路；多道分析器由下述电路模块连接构成线性门分别连接脉冲展宽器和A-D变换控制逻辑电路，上阈甄别器分别连接A-D变换控制逻辑电路和可编程上阈，下阈甄别器分别连接A-D变换控制逻辑电路和可编程下阈，可编程下阈分别连接下阈甄别器和中央处理器，可编程上阈分别连接上阈甄别器和中央处理器，脉冲展宽器分别连接线性门、A-D变换控制逻辑电路和高速AD变换处理器，A-D变换控制逻辑电路分别连接线性门、上阈甄别器、下阈甄别器、脉冲展宽器、堆积拒绝电路、高速AD变换处理器和中央处理器，堆积拒绝电路连接A-D变换控制逻辑电路，中央处理器分别连接A-D变换控制逻辑电路、可编程下阈、可编程上阈、暂存器、死时间计数器和USB通讯接口，高速AD变换处理器分别连接脉冲展宽器、A-D变换控制逻辑电路和暂存器，暂存器分别连接高速AD变换处理器和中央处理器，死时间计数器连接中央处理器，USB通讯接口连接中央处理器。上述高速AD变换处理器是一个带有16位1MHz高速AD变换器的CPU，中央处理器是另一个时钟频率达100MHz的并带有USB接口作为它的通讯接口的CPU。上述各电路模块中的电子元器件均采用全贴片式电子元器件。上述的AD变换或A-D变换的中文意思均为模拟-数字变换；CPU的中文意思为中央处理器。以下相同。本专利技术便携式射线分析仪中的X射线产生器和γ中子发生器、X射线探测器和γ射线探测器、高低压电源、通讯接口和笔记本电脑都是市售公知的元器件，软件包采用现有的软件程序。本专利技术便携式射线分析仪的使用方法是当待分析样品需要进行X射线分析时，将X射线产生器与X射线探测器通过机械插接口机械插接，再将X射线探测器与二次电子仪表用信号线连接，二次电子仪表与内装有相应的X射线分析方式软件包的笔记本电脑用通讯电缆连接，用X射线产生器照射待分析样品时产生的X射线被X射线探测器接收，并产生相应的辐射脉冲信号，该信号通过谱仪放大器的放大，并被多道分析器采集，最后通过通讯电缆传入笔记本电脑中，被X射线分析方式软件进行数据处理，得出分析结果；当待分析样品需要进行γ射线分析时，换用γ中子发生器与γ射线探测器通过机械插接门机械插接，再将γ射线探测器与二次电子仪表用信号线连接，二次电子仪表与内装有相应的γ能谱解谱软件包的笔记本电脑用通讯电缆连接，用γ射线产生器照射待分析样品时产生的γ能谱被γ射线探测器接收，并产生相应的辐射脉冲信号，该信号通过谱仪放大器的放大，并被多道分析器采集，最后通过通讯电缆传入笔记本电脑中，被γ能谱解谱软件进行数据处理，得出分析结果。本专利技术的有益效果是由于采用了根据测试需要而随时替换使用的X射线产生器和γ中子发生器、X射线探测器和γ射线探测器，因此本专利技术便携式射线分析仪分析的射线能量范围从X射线到γ射线，分析的元素多，应用面广，使用方便。本专利技术便携式射线分析仪中的谱仪放大器是新一代的谱仪放大器。为了克服核能谱分析中基线漂移、脉冲信号堆积、零点漂移对能量分辨率变坏的影响，谱仪放大器内增加了零点自稳电路、反堆积逻辑电路和可编程控制电路。由于采用了增益可编程控制器、反堆积控制器、零点自稳电路，该谱仪放大器除了一般的基线恢复、极零补偿、成形滤波之外，还具备了增益可编程控制、反堆积控制、自动稳零的功能，因此克服了核能谱分析中脉冲基线漂移引起的分辨率变坏的影响、探头信号堆积引起的分辨率变坏的影响、信号噪音的影响、放大器零点漂移对能谱的影响、仪器部件之间的匹配对信号的影响，满足了核能谱分析的线性关系要求。另外，该谱仪放大器操作控制全自动化，在大大提高了仪器自身的可靠性和稳定性的同时，给用户带来很大方便。本专利技术便携式射线分析仪本文档来自技高网...

【技术保护点】
便携式射线分析仪，由五大技术模块构成：（１）射线发生器、（２）射线探测器、（３）集高低压电源、谱仪放大器、多道分析器和通讯接口为一体的二次电子仪表，以下简称二次电子仪表、（４）笔记本电脑、和（５）软件包，射线发生器和射线探测器是机械连接，射线探测器和二次电子仪表是用信号线连接，二次电子仪表和笔记本电脑是用通讯电缆连接，软件包直接安装在笔记本电脑内，其特征在于：其中，射线发生器包括Ｘ射线产生器和γ中子发生器，射线探测器包括Ｘ射线探测器和γ射线探测器，它们均有相同形状的机械插接口；谱仪放大器是由导线连接下述电路模块构成：基线恢复电路连接缓冲输入级电路，缓冲输入级电路连接反相器，反相器连接放大级电路１，放大级电路１分别连接放大级电路２和零点自稳电路，放大级电路２分别连接放大级电路３和增益可编程控制器，放大级电路３连接滤波电路１，滤波电路１连接滤波电路２，滤波电路２连接滤波电路３，滤波电路３分别连接滤波电路２和缓冲输出级电路，缓冲输出级电路分别连接滤波电路３、零点自稳电路和反堆积电路，零点自稳电路分别连接到放大级１和缓冲输出级电路，反堆积电路连接缓冲输出级电路；多道分析器由下述电路模块连接构成：线性门分别连接脉冲展宽器和Ａ－Ｄ变换控制逻辑电路，上阈甄别器分别连接Ａ－Ｄ变换控制逻辑电路和可编程上阈，下阈甄别器分别连接Ａ－Ｄ变换控制逻辑电路和可编程下阈，可编程下阈分别连接下阈甄别器和中央处理器，可编程上阈分别连接上阈甄别器和中央处理器，脉冲展宽器分别连接线性门、Ａ－Ｄ变换控制逻辑电路和高速ＡＤ变换处理器，Ａ－Ｄ变换控制逻辑电路分别连接线性门、上阈甄别器、下阈甄别器、脉冲展宽器、堆积拒绝电路、高速ＡＤ变换处理器和中央处理器，堆积拒绝电路连接Ａ－Ｄ变换控制逻辑电路，中央处理器分别连接Ａ－Ｄ变换控制逻辑电路、可编程下阈、可编程上阈、暂存器、死时间计数器和ＵＳＢ通讯接口，高速ＡＤ变换处理器分别连接脉冲展宽器、Ａ－Ｄ变换控制逻辑电路和暂存器，暂存器分别连接高速ＡＤ变换处理器和中央处理器，死时间计数器连接中央处理器，ＵＳＢ通讯接口连接中央处理器。...

【技术特征摘要】
1.便携式射线分析仪，由五大技术模块构成(1)射线发生器、(2)射线探测器、(3)集高低压电源、谱仪放大器、多道分析器和通讯接口为一体的二次电子仪表，以下简称二次电子仪表、(4)笔记本电脑、和(5)软件包，射线发生器和射线探测器是机械连接，射线探测器和二次电子仪表是用信号线连接，二次电子仪表和笔记本电脑是用通讯电缆连接，软件包直接安装在笔记本电脑内，其特征在于其中，射线发生器包括X射线产生器和γ中子发生器，射线探测器包括X射线探测器和γ射线探测器，它们均有相同形状的机械插接口；谱仪放大器是由导线连接下述电路模块构成基线恢复电路连接缓冲输入级电路，缓冲输入级电路连接反相器，反相器连接放大级电路1，放大级电路1分别连接放大级电路2和零点自稳电路，放大级电路2分别连接放大级电路3和增益可编程控制器，放大级电路3连接滤波电路1，滤波电路1连接滤波电路2，滤波电路2连接滤波电路3，滤波电路3分别连接滤波电路2和缓冲输出级电路，缓冲输出级电路分别连接滤波电路3、零点自稳电路和反堆积电路，零点自稳电路分别连接到放大级1和缓冲输出级电路，反堆积电路连接缓冲输出级电路；多道分析器由下述电路模块连接构成线性门分别连接脉冲展宽器和A-D变换控制逻辑电路，上阈甄别器分别连接A-D变换控制逻辑电路和可编程上阈，下阈甄别器分别连接A-D变换控制逻辑电路和可编程下阈，可编程下阈分别连接下阈甄别器和中央处理器，可编程上阈分别连接上阈甄别器和中央处理器，脉冲展宽器分别连接线性门、A-D变换控制逻辑电路和高速AD变换处理器，A-D变换控制逻辑电路分别连接线性门、上阈甄别器、下阈甄别器、脉冲展宽器、堆积拒绝电路、高速AD变换处理器和中央处理器，堆积拒绝电路连接A-D变换控制逻辑电路，中央处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成立，戚士元，安树森，邱桂敏，张亚兵，仇宝山，
申请(专利权)人：天津市君贵科技有限公司，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]