一種x射線衍射信息的實(shí)時(shí)弧形探測(cè)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種專用探測(cè)器，尤其是一種X射線衍射信息的實(shí)時(shí)弧形探測(cè)器，屬于X射線衍射探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)申請(qǐng)人了解，X射線衍射分析(X-ray diffract1n，簡(jiǎn)稱XRD)，是利用晶體的X射線衍射，對(duì)組成晶態(tài)物質(zhì)的原子大小和空間分布的結(jié)構(gòu)分析方法。具體來講是將特定波長(zhǎng)的X射線照射到結(jié)晶性物質(zhì)上時(shí)，X射線因在晶體內(nèi)遇到規(guī)則排列原子構(gòu)成的格子結(jié)構(gòu)而發(fā)生衍射，從而顯示與結(jié)晶結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的衍射現(xiàn)象。目前X射線衍射分析的探測(cè)器由于測(cè)量方式不同而有所區(qū)別?，F(xiàn)有的對(duì)材料X射線衍射信息進(jìn)行探測(cè)主要采用測(cè)角儀進(jìn)行，Θ軸位置放置粉晶樣品，2 Θ軸位置放置點(diǎn)探測(cè)器，點(diǎn)探測(cè)器分閃爍計(jì)數(shù)器和正比計(jì)數(shù)器。常規(guī)X射線衍射分析時(shí)，采用測(cè)角儀進(jìn)行掃描式測(cè)量，如圖1所示，點(diǎn)探測(cè)器在衍射圓上以二倍于樣品的角速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，當(dāng)衍射角符合布拉格公式發(fā)生衍射，探測(cè)器同時(shí)采集樣品的衍射和背景信號(hào)。通常對(duì)2Θ為50°范圍的衍射圖譜進(jìn)行物相分析需要10分鐘左右，這種檢測(cè)方式不僅檢測(cè)速度慢，不能進(jìn)行原位分析和實(shí)時(shí)捕捉物質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化，而且由于X射線的光源是隨著時(shí)間變化的，在探測(cè)器旋轉(zhuǎn)過程中光源的原始強(qiáng)度發(fā)生改變，不同衍射位置的強(qiáng)度信息可比性差。少數(shù)X射線衍射分析系統(tǒng)采用二維平面探測(cè)技術(shù)，例如IP板，而能夠接收X射線衍射線的高分辨二維探測(cè)器(IP板)主要是價(jià)格極其昂貴，維護(hù)費(fèi)用高，另外衍射信息不在同一衍射聚焦圓上，其衍射強(qiáng)度需要進(jìn)行換算，從而影響了這種檢測(cè)方式的使用。因此IP板大多用于分辨率要求不高醫(yī)學(xué)成像方面，IP是CT成像的核心，可將肉眼看不到的X射線直接轉(zhuǎn)換成為圖像的數(shù)字化信號(hào)。
[0003]檢索發(fā)現(xiàn)，公開號(hào)為104316547的中國(guó)專利文獻(xiàn)公開了一種用于X射線檢查設(shè)備的旋轉(zhuǎn)弧形探測(cè)器盒，包括圓弧形探測(cè)器集成塊和使所述弧形探測(cè)器旋轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述圓弧形探測(cè)器集成塊的開口部朝向X光機(jī)輻射源，所述圓弧型探測(cè)器固定在遠(yuǎn)離所述開口部一側(cè)的回轉(zhuǎn)軸上，使所述圓弧型探測(cè)器集成塊沿所述回轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在遠(yuǎn)離所述圓弧形探測(cè)器集成塊開口的一側(cè)。雖然該專利的探測(cè)器集成模塊呈圓弧形，但是技術(shù)方案主要應(yīng)用于管道、油罐及氣罐X射線探傷檢測(cè)領(lǐng)域，而非物質(zhì)結(jié)構(gòu)檢測(cè)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于:針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種X射線衍射信息的實(shí)時(shí)弧形探測(cè)器，可以在樣品X射線衍射的聚焦圓實(shí)時(shí)同時(shí)接收大角度(2 Θ )范圍衍射線，且單次接收時(shí)間為毫秒級(jí)，保證了在任何衍射角上，在同一測(cè)試時(shí)刻，衍射信息不受光源強(qiáng)度隨時(shí)間的改變的影響。該探測(cè)器對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析尤其是原位分析具有極高的意義。
[0005]為了達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型X射線衍射信息的實(shí)時(shí)弧形探測(cè)器，主要包括衍射線輸入端口、光纖束、信號(hào)輸出端口和接收端口，衍射線輸入端口的外側(cè)具有附著波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換涂層的凹圓弧面，凹圓弧面與X射線衍射的聚焦圓相匹配，衍射線輸入端口的內(nèi)側(cè)安裝光纖束，光纖束的光纖入射端按預(yù)定規(guī)律有序排列在凹圓弧面上，光纖束中的每根光纖入射端的端面與波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換涂層無間距耦合；光纖束的光纖出射端與信號(hào)輸出端口連接，并且光纖束中的每根光纖出射端按與入射端相同的規(guī)律有序排列，信號(hào)輸出端口與接收端口配合連接。
[0006]由于本實(shí)用新型的探測(cè)器前端設(shè)計(jì)一凹圓弧面，可將經(jīng)樣品衍射的X射線在特定范圍內(nèi)同時(shí)全部接收，無需測(cè)角儀和點(diǎn)探測(cè)器的掃描式測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)捕捉待測(cè)量物質(zhì)結(jié)構(gòu)信息的功能，保證了在任何衍射角上，在同一測(cè)試時(shí)刻，衍射信息不受光源強(qiáng)度隨時(shí)間的改變的影響。另凹圓弧面半徑可定制，使得X射線衍射信息的測(cè)量范圍沒有限制，可根據(jù)需要調(diào)整弧形探測(cè)器的半徑。在凹圓弧面上設(shè)計(jì)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換涂層，轉(zhuǎn)換涂層采用高分辨率的發(fā)光材料，當(dāng)X射線光子激發(fā)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換涂層時(shí)，發(fā)光材料受激發(fā)可產(chǎn)生特定波長(zhǎng)的可見激發(fā)光。由于衍射線聚集在衍射圓上，經(jīng)等半徑處轉(zhuǎn)換涂層轉(zhuǎn)換后，產(chǎn)生了在弧形空間分布的可見光，再經(jīng)光纖系統(tǒng)傳導(dǎo)至位置對(duì)應(yīng)的平行光束，便于線性光電耦合器件進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。
[0007]本實(shí)用新型的細(xì)化設(shè)計(jì)包括:
[0008]上述技術(shù)方案中，衍射線輸入端口具有沿豎直方向設(shè)置的第一光纖接口，光纖束的光纖入射端安裝在第一光纖接口內(nèi)，將光纖束中的每根光纖按預(yù)定規(guī)律并沿聚焦圓半徑延長(zhǎng)方向緊密有序排列在凹圓弧面上，使光纖束中的光纖在衍射線輸入端口呈扇形排布，然后將每根光纖依次固定在聚焦圓半徑方向的延長(zhǎng)線上。
[0009]上述技術(shù)方案中，信號(hào)輸出端口具有沿豎直方向設(shè)置的第二光纖接口，光纖束的光纖出射端安裝在第二光纖接口內(nèi)，并且光纖束中的每根光纖的出射端對(duì)應(yīng)其入射端緊密有序排列在信號(hào)輸出端口的外側(cè)平面上，使光纖束中的光纖在信號(hào)輸出端口呈線性排列。
[0010]上述技術(shù)方案中，第一光纖接口為貫穿衍射線輸入端口厚度方向的精密狹縫，第二光纖接口為貫穿信號(hào)輸出端口厚度方向的精密狹縫。
[0011]上述技術(shù)方案中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換涂層可將X射線轉(zhuǎn)換為可見光，其發(fā)光材料為鎢酸鋁、鍺酸鉍、氟化鋇、硅酸镥中的至少一種。
[0012]上述技術(shù)方案中，接收端采用可見光電荷耦合器件(CXD )。
[0013]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是弧形探測(cè)器體積小，重量輕，易于安裝。由于沒有常規(guī)測(cè)角儀的轉(zhuǎn)動(dòng)部件，實(shí)現(xiàn)了免維護(hù)，降低了成本，而且采用非掃描方式工作，測(cè)量時(shí)間極短，速度快，實(shí)現(xiàn)了 X射線衍射圖譜的實(shí)時(shí)檢測(cè)，特別適用于原位分析和在線分析。
【附圖說明】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0015]圖1為常規(guī)測(cè)角儀(點(diǎn)探測(cè)器)的工作示意圖。
[0016]圖2為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的工作示意圖。
[0018]圖4為本實(shí)用新型中衍射線輸入端口及其內(nèi)側(cè)光纖排列的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖5為圖4中衍射線輸入端口的局部放大圖。
[0020]圖6為圖4中衍射線輸入端口處光纖排列的局部放大圖。
[0021]圖7為信號(hào)輸出端口及其內(nèi)光纖排列的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖8為圖7中信號(hào)輸出端口的局部放大圖。
[0023]圖9為圖7中信號(hào)輸出端口處光纖排列的局部放大圖。
[0024]圖10為本實(shí)用新型中傳導(dǎo)光纖的排列結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖中:1.特征X射線光源，2.聚焦圓，3.點(diǎn)探測(cè)器，4.粉晶樣品，5.衍射線輸入端口，6.光纖束，7.信號(hào)輸出端口，8.轉(zhuǎn)換涂層，9.接收端口。
【具體實(shí)施方式】
[0026]實(shí)施例一
[0027]本實(shí)施例X射線衍射信息的實(shí)時(shí)弧形探測(cè)器，其結(jié)構(gòu)