目前所使用的X射线荧光分析系统主要以加速器束流、X射线管或放射源作为激发源。这些激发源在实际应用中都有功率或安全性限制,不宜作为便携式使用。本项目主要研究以一种新型的X射线发射器为激发源的小型化、低功耗的X射线荧光分析系统。系统通过加热热释电晶体,使晶体表面产生强电场。这种强度的电场会使稀薄气体分子电离。利用电离的电子在电场中加速轰击金属靶电极,从而产生高强度和高能量的X射线,用以激发探测样品。样品原子受激发后退激发所产生的特征X射线使用碲锌镉及硅漂移室探测器探测,可以同时满足高能及中低能区X射线探测需要。本探测系统具有结构简单、功耗低、安全可靠、样品测量范围广、尺寸小、易于携带等特点,可以应用于空间探测、野外探矿、材料分析等众多科技及国民生产领域,具有广泛的应用前景。
热释电晶体光源用于X射线荧光分析的方法研究项目的目标是以一种新型X射线源作为激发源,并研制相关探测器及电子学从而达到元素鉴别的目的。其中X射线光源采用热释电晶体在加热或冷却过程中自然产生的高电压,来电离气体分子,并加速电子轰击晶体或金属靶获得韧致辐射X射线;为了配合元素鉴别的目的,利用实验室具体条件,我们研制了便携式的X射线探测器。探测器使用硅漂移室探测器及碲锌镉探测器,并配合以集成化的前端电子学,通过统一供电达到便携化。两种探测器均使用USB电源供电,其中碲锌镉探测器电路可以作为半导体通用电子学电路使用;控制电路使用了模拟电路及数字电路两种,模拟电路通过开关稳压电路芯片、比较器及热敏电阻设计了一套反馈电路进行加热及冷却控制,数字电路使用单片机控制电路加热及制冷,两者均取得了成功。模拟电路具有功耗低,可靠性高等特点,但没有信号采集部分;数字电路具有操作灵活,可采集信号并与计算机通信等特点。X射线源的研究是本项目的核心内容,项目进行中,我们利用真空罐详细的研究了X射线在晶体加热、冷却时发射谱,计数率等关键数据。并使用不同靶材检验了X射线源作为激发源的元素鉴别能力。后期使用玻璃封装成功的完成了X射线管的研制,并利用X射线管进行了元素激发测试,性能良好。本探测系统具有结构简单、功耗低、安全可靠、样品测量范围广、尺寸小、易于携带等特点,可以应用于空间探测、野外探矿、材料分析等众多科技及国民生产领域,具有广泛的应用前景。
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数据更新时间:2023-05-31
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