能量色散X射線熒光分析儀是一種可以快速對物質(zhì)中的元素進行定性與定量分析的測量分析儀器,廣泛應(yīng)用在冶金、考古、有害物質(zhì)檢測、礦物分析等領(lǐng)域。能量色散X射線熒光分析儀主要由X射線管、高壓模塊、光路系統(tǒng)、信號處理電路以及計數(shù)系統(tǒng)構(gòu)成。本文設(shè)計并研制了一款主要由X射線管、高壓電源系統(tǒng)、光路系統(tǒng)以及信號處理系統(tǒng)組成的能量色散X射線熒光分析儀,完成下位機系統(tǒng)與上位機的程序設(shè)計,實現(xiàn)對光譜信號的采集處理與分析。本文采用Mo靶X射線管作為激發(fā)源,通過調(diào)節(jié)管壓管流保證熒光的最佳激發(fā)范圍。設(shè)計了準直器加裝濾光片的結(jié)構(gòu),優(yōu)化了“源-樣品-探測器”的光路系統(tǒng),減少背景干擾,提高了信噪比。采用高能量分辨率的Si-PIN探測器XR-100CR,設(shè)計了整形放大電路,用于調(diào)理探測器輸出的脈沖信號,提高光譜儀的能量分辨率。下位機系統(tǒng)通過對峰值檢測電路輸出信號的判定,控制多道脈沖幅度分析器對峰值進行采樣分析。硬件電路系統(tǒng)采用VerilogHDL進行編程開發(fā),ModelSim進行軟件仿真,SignalTap II進行在線調(diào)試。上位機系統(tǒng)基于LabVIEW,采用多線程技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等,開發(fā)了用戶使用界面,光譜數(shù)據(jù)經(jīng)過譜線光滑處理、背景扣除、尋峰以及峰面積計算,完成對元素的定性分析與定量分析的設(shè)計,結(jié)果由上位機系統(tǒng)顯示與存儲。
【學(xué)位單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH744.1
【部分圖文】：

圖 1-1 Minipal4 熒光分析儀 圖 1-2 Epsilon 3X 分析儀德國斯派克（SPECTRO）公司生產(chǎn)的 Spectro MIDEX XRF 采用上照式設(shè)計，電腦控制光斑，可以選定測試樣品上的測試點的位置，便于測試不規(guī)品。除了可以對樣品的微小區(qū)域的元素進行快速的分析，還可以對超大樣品進行元素分析，計數(shù)率達到目前全球最高的 250000cps。此外，斯派克公司出了使用 50W 低能量的 X 射線管作為輻射源的擴展偏振光學(xué)系統(tǒng)SPECTRO XEPOS，原級 X 射線通過高通偏振光學(xué)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換后的完全偏振且單色的 X 射線可以測定各類元素，靈敏度很高，成為實驗室測量主量、次痕量元素不可替代的手段，因其采用的是先進的偏振 X 射線熒光激發(fā)技術(shù)振 X 射線本身具備偏振性和單色性，因此該儀器的背景低，信噪比高，檢低，無需濾光片，可以實現(xiàn) Na-U 的全分析。其還推出了手持式 X 射線熒光儀 SPECTRO xSORT，該設(shè)備采用一體化設(shè)計，依據(jù)人體工程學(xué)原理，適用質(zhì)勘探、礦產(chǎn)貿(mào)易、考古分析、PMI 多種復(fù)雜的現(xiàn)場勘測，在滿足安全性的下，以較快的分析速度短時間內(nèi)取得實驗室級的分析結(jié)果。

圖 1-1 Minipal4 熒光分析儀 圖 1-2 Epsilon 3X 分析儀德國斯派克（SPECTRO）公司生產(chǎn)的 Spectro MIDEX XRF 采用上照式設(shè)計，電腦控制光斑，可以選定測試樣品上的測試點的位置，便于測試不規(guī)品。除了可以對樣品的微小區(qū)域的元素進行快速的分析，還可以對超大樣品進行元素分析，計數(shù)率達到目前全球最高的 250000cps。此外，斯派克公司出了使用 50W 低能量的 X 射線管作為輻射源的擴展偏振光學(xué)系統(tǒng)SPECTRO XEPOS，原級 X 射線通過高通偏振光學(xué)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換后的完全偏振且單色的 X 射線可以測定各類元素，靈敏度很高，成為實驗室測量主量、次痕量元素不可替代的手段，因其采用的是先進的偏振 X 射線熒光激發(fā)技術(shù)振 X 射線本身具備偏振性和單色性，因此該儀器的背景低，信噪比高，檢低，無需濾光片，可以實現(xiàn) Na-U 的全分析。其還推出了手持式 X 射線熒光儀 SPECTRO xSORT，該設(shè)備采用一體化設(shè)計，依據(jù)人體工程學(xué)原理，適用質(zhì)勘探、礦產(chǎn)貿(mào)易、考古分析、PMI 多種復(fù)雜的現(xiàn)場勘測，在滿足安全性的下，以較快的分析速度短時間內(nèi)取得實驗室級的分析結(jié)果。

圖 1-1 Minipal4 熒光分析儀 圖 1-2 Epsilon 3X 分析儀德國斯派克（SPECTRO）公司生產(chǎn)的 Spectro MIDEX XRF 采用上照式光管設(shè)計，電腦控制光斑，可以選定測試樣品上的測試點的位置，便于測試不規(guī)則樣品。除了可以對樣品的微小區(qū)域的元素進行快速的分析，還可以對超大樣品表面進行元素分析，計數(shù)率達到目前全球最高的 250000cps。此外，斯派克公司還推出了使用 50W 低能量的 X 射線管作為輻射源的擴展偏振光學(xué)系統(tǒng)儀器SPECTRO XEPOS，原級 X 射線通過高通偏振光學(xué)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換后的完全偏振且部分單色的 X 射線可以測定各類元素，靈敏度很高，成為實驗室測量主量、次量和痕量元素不可替代的手段，因其采用的是先進的偏振 X 射線熒光激發(fā)技術(shù)，偏振 X 射線本身具備偏振性和單色性，因此該儀器的背景低，信噪比高，檢出限低，無需濾光片，可以實現(xiàn) Na-U 的全分析。其還推出了手持式 X 射線熒光分析儀 SPECTRO xSORT，該設(shè)備采用一體化設(shè)計，依據(jù)人體工程學(xué)原理，適用于地質(zhì)勘探、礦產(chǎn)貿(mào)易、考古分析、PMI 多種復(fù)雜的現(xiàn)場勘測，在滿足安全性的前提下，以較快的分析速度短時間內(nèi)取得實驗室級的分析結(jié)果。

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本文編號：2816739