專利名稱：三元素二元堿度分析系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種元素分析儀，特別是涉及一種計算機控制檢測燒結礦樣 堿度值的三元素二元堿度分析系統。
背景技術：
早期在我國礦產生產中經常使用x熒光分析儀來檢測礦物質中的元素含 量，主要采用能量色散的x熒光分析儀，該分析儀是直接用探測器探測被激 發的x射線，然后利用核電子學對其進行分析，用這種分析儀探測出元素含
量的精度會下降。
分析礦產元素還可用波長色散元素分析儀，該儀器主要有兩種， 一種是 多通道固定式，另一種是多元素旋轉式。多通道固定式對每一種元素均配置 一個分光晶體和一個專用探測器，探測器和晶體位置是預先調整好而后固定 的，由于受到空間的限制，采用這種方式測量的元素，在一個探測器中設置 的探測系統數量有限。而且該方法由于使用了數量較多且價格昂貴的探測器 和分光晶體增加了儀器的成本。多元素旋轉式波長色散分析儀采用一塊晶體
和一種探測器進行元素測量，根椐布拉格定律，晶體旋轉e角，特征x射線 旋轉2e角度。通過旋轉晶體和探測器就可以依次測量不同種類的元素了。 此方法是理論上最佳測試方法，但是該方法最大的缺點就是要求制造單位具 有極高的機械加工精度，精度控制要求達到千分之二至萬分之一度，這對于 一般的加工企業來說是無法達到的，而能夠制成的儀器價格自然不菲。而且 制造出來的儀器由于精度過高極易磨損，不適合于工礦企業的經常性測量， 只適合于專業的實驗室。
目前工礦企業普遍采用x射線光譜分析，該分析方法的物理原理是利用X光管發出X射線照射被測物品，被測物品依其元素種類的不同而被激發 出不同能量(波長的)特征X射線。利用分光晶體將這些特征X射線進行折 射，使其依照其不同的射線能量(波長)進行偏折，然后利用探測器在相應
的角度進行探測，即可測得該元素特征x射線的強度，然后通過對比計算即
可測出該元素在該被測物質中含量豐度。采用通用的波長色散光譜儀檢測成
本太高；而采用簡易能量色散光譜儀檢測硅等輕元素的精度不高。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，提供一種可快速、準確測量元素堿值含 量的三元素二元堿度分析系統。
本發明所采用的技術方案是 一種三元素二元堿度分析系統，包括堿度 儀和控制裝置；所述堿度儀包括X光管、樣品托盤、抽真空裝置、X射線 探測器、分光晶體裝置、分光晶體裝置旋轉電機、分光晶體裝置定位機構和
真空腔室，所述x光管、x射線探測器的發射端、分光晶體裝置設置于真空
腔室內，所述樣品托盤、抽真空裝置通過法蘭與真空腔室連接，所述樣品托
盤上放置待測樣品；所述分光晶體裝置旋轉電機和分光晶體裝置定位機構連 接控制分光晶體裝置；所述控制裝置包括信號處理單元、控制單元和計算機 分析系統；將探測器中X射線信號轉換成的電信號通過信號處理單元進入計 算機分析系統，通過顯示裝置輸出或通過控制單元控制堿度儀部件。
所述X射線探測器包括探測器旋轉軸和探測器旋轉定位機構；所述探測 器旋轉軸與探測器旋轉定位機構連接，對X射線探測器進行準確定位。
所述分光晶體裝置包括分光晶體、晶體轉軸和晶體支架；所述晶體支架 為正三棱柱形，棱面上固定有分光晶體，所述晶體轉軸與晶體支架連接。
所述探測器旋轉軸與所述分光晶體轉軸相互垂直。
信號處理單元包括依序連接的前置放大器、主放大器、多道分析器和接口裝置；所述計算機分析系統與控制單元交互連接；所述控制單元分別與堿 度儀的樣品托盤、抽真空裝置、X光管、分光晶體旋轉電機和探測器旋轉電 機連接，并控制相應部件。
本發明的有益效果是該分析系統精度高、價格低、測量時間短，可直 接輸出元素的測量結果及樣品中的堿度值。
圖1是本發明堿度分析系統的方框示意圖; 圖2是分光晶體裝置結構示意圖。 圖中
I、 X光管 3、待測樣品 5、 X射線探測器 7、分光裝置旋轉電機 9、真空腔室
II、 前置放大器 13、多道分析器 15、系統控制單元 17、顯示輸出裝置
2、樣品托盤 4、抽真空裝置 6、分光晶體裝置 8、分光裝置定位機構 10、信號處理單元 12、主放大器 14、接口裝置 16、計算機
具體實施例方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一歩詳細說明 如圖1和圖2所示，本發明三元素二元堿度分析系統，包括堿度儀和控
制裝置；所述堿度儀包括X光管l、樣品托盤2、抽真空裝置4、 X射線探 測器5、分光晶體裝置6、分光晶體裝置旋轉電機7、分光晶體裝置定位機構 8和真空腔室9，所述X光管1、 X射線探測器5的發射端、分光晶體裝置6
6空腔室9內，所述樣品托盤2、抽真空裝置4通過法蘭與真空腔室9連接， 所述樣品托盤2上放置待測樣品3;所述分光晶體裝置旋轉電機7和分光晶 體裝置定位機構8連接控制分光晶體裝置6;所述控制裝置包括信號處理單 元10、控制單元15和計算機分析系統16;將探測器5中X射線信號轉換成 的電信號通過信號處理單元IO進入計算機分析系統，通過顯示裝置輸出17 或通過控制單元15控制堿度儀部件。所述X射線探測器5包括探測器旋轉 軸51和探測器旋轉定位機構52;所述探測器旋轉軸51與探測器旋轉定位機 構52連接，對X射線探測器5進行準確定位，同時某些晶體折射的特征X 射線種類較多，同一塊晶體也可以測量多種元素，通過控制探測器旋轉角度 即可實現在一塊折射晶體下的多元素測量。所述分光晶體裝置6包括分光晶 體61、晶體轉軸62和晶體支架63;所述晶體支架63為正三棱柱形，棱面上 固定有分光晶體61，所述晶體轉軸62與晶體支架63連接，三塊分光晶體分 別探測三種不同元素，分光晶體裝置6中還可以放置多塊晶體可以同時測量 更多種類的元素，還可以通過更換分光晶體分析多種元素，擴大測量分析范 圍。所述探測器旋轉軸51與所述分光晶體轉軸62相互垂直。所述被探測器 旋轉軸51與所述分光晶體轉軸62相互垂直。信號處理單元10包括依序連接 的前置放大器ll、主放大器12、多道分析器13和接口裝置14;所述計算機 分析系統16與控制單元15交互連接，所述計算機可直接輸出元素的測量結 果及樣品中的堿度值；所述控制單元15分別與堿度儀的樣品托盤2、抽真空 裝置4、 X光管l、分光晶體旋轉電機7和探測器旋轉電機51連接，并控制 相應部件。
本發明的工作原理是將被測鐵礦石經研磨、壓制成為標準樣品后放入 三元素二元堿度儀樣品盤2內放置在真空腔室9內，系統控制單元15將樣品 托盤2升高密封接口 ；系統控制單元15控制抽真空裝置4對真空腔室9進行 抽真空；當真空度提高到一定程度時，系統控制單元15控制X光管1發出
7X射線照射待測樣品3，反射出特征X射線；特征X射線照射到分光晶體裝 置6后，對某一特定角度折射出某種單一元素的特征X射線；X射線探測器
5在特定角度接收經分光晶體61折射的某一單一元素特征X射線，探測器將 X射線信號轉換成電信號，X射線探測器5發出的電信號經前置放大器11 、 主放大器12、多道分析器13、接口裝置14處理后上傳至計算機，計算機16 接收第一個元素測量信號后，向控制單元15發出指令；控制單元15受到指 令后控制分光裝置旋轉電機7旋轉，利用分光裝置定位機構8進行精確的角 度定位；控制單元15同時控制探測器旋轉電機51旋轉，利用探測器旋轉裝 置定位機構52進行精確的角度定位。計算機可以準確輸出檢測樣品中Fe、 Ca、 Si三種元素的相對含量，通過與計算機內保存的擬和曲線進行對比，可 以得出該樣品中CaO和Si02的含量，這兩種物質的含量值表明了該樣品中 的堿度。精確測量計算樣品中的堿度可為下一道工序配料添加的種類和數量 提供依據。如樣品中堿度偏大就要在下一道工序添加沙子(Si02)、反之則 要添加生石灰(CaO);該儀器測量時間一般不超過10分鐘，遠遠小于化學 分析的1 2小時，特別適合于鋼鐵冶金企業特別是燒結行業連續生產的需 求。本發明三元素二元堿度分析系統，測量精度高于能量色散的X熒光元素 分析儀，單元素測量能力價格低于傳統的波長色散元素分析儀。
值得指出的是，本發明的保護范圍并不局限于上述具體實例方式，本裝 置還可用在測量水泥、煤炭等行業，用于測量水泥的組成成分、煤炭的灰份 等。根據本發明的基本技術構思，只要本領域普通技術人員無需經過創造tf 勞動，即可聯想到的實施方式，均屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1. 一種三元素二元堿度分析系統，其特征在于，包括堿度儀和控制裝置；所述堿度儀包括X光管(1)、樣品托盤(2)、抽真空裝置(4)、X射線探測器(5)、分光晶體裝置(6)、分光晶體裝置旋轉電機(7)、分光晶體裝置定位機構(8)和真空腔室(9)，所述X光管(1)、X射線探測器(5)的發射端、分光晶體裝置(6)設置于真空腔室(9)內，所述樣品托盤(2)、抽真空裝置(4)通過法蘭與真空腔室(9)連接，所述樣品托盤(2)上放置待測樣品(3)；所述分光晶體裝置旋轉電機(7)和分光晶體裝置定位機構(8)連接控制分光晶體裝置(6)；所述控制裝置包括信號處理單元(10)、控制單元(15)和計算機分析系統(16)；將探測器(5)中X射線信號轉換成的電信號通過信號處理單元(10)進入計算機分析系統，通過顯示裝置輸出(17)或通過控制單元(15)控制堿度儀部件。
2. 根據權利要求1所述的三元素二元堿度分析系統，其特征在于，所述 X射線探測器(5)包括探測器旋轉軸(51)和探測器旋轉定位機構(52); 所述探測器旋轉軸(51)與探測器旋轉定位機構(52)連接，對X射線探測 器(5)進行準確定位。
3. 根據權利要求1所述的三元素二元堿度分析系統，其特征在于，所述 分光晶體裝置(6)包括分光晶體(61)、晶體轉軸(62)和晶體支架(63); 所述晶體支架(63)為正三棱柱形，棱面上固定有分光晶體(61)，所述晶 體轉軸(62)與晶體支架(63)連接。
4. 根據權利要求2或3所述的三元素二元堿度分析系統，其特征在于， 所述探測器旋轉軸(51)與所述分光晶體轉軸(62)相互垂直。
5. 根據權利要求1所述的三元素二元堿度分析系統，其特征在于，信號 處理單元(10)包括依序連接的前置放大器(11)、主放大器(12)、多道 分析器(13)和接口裝置(14);所述計算機分析系統(16)與控制單元(15)交互連接；所述控制單元(15)分別與堿度儀的樣品托盤(2)、抽真空裝 置(4) 、 X光管(1)、分光晶體旋轉電機(7)和探測器旋轉電機(51)連 接，并控制相應部件。
全文摘要
本發明公開一種三元素二元堿度分析系統，包括堿度儀和控制裝置；堿度儀包括X光管、樣品托盤、抽真空裝置、X射線探測器、分光晶體裝置、分光裝置旋轉電機、分光裝置定位機構和真空腔室；X光管、X射線探測器的發射端、分光晶體裝置設置于真空腔室內，樣品托盤、抽真空裝置通過法蘭與真空腔室連接；分光晶體裝置旋轉電機和分光晶體裝置定位機構連接控制分光晶體裝置；控制裝置包括信號處理單元、控制單元和計算機分析系統；將探測器中X射線信號轉換成的電信號通過信號處理單元進入計算機分析系統，通過顯示裝置輸出或經控制單元控制堿度儀部件。有益效果是該儀器精度高、價格低、測量時間短，可直接輸出元素的測量結果及樣品中的堿度值。
文檔編號G01N23/20GK101446562SQ20071015043
公開日2009年6月3日 申請日期2007年11月27日 優先權日2007年11月27日
發明者唐衛東, 濤 徐, 帆 楊, 斌 楊, 賈福洲 申請人:天津濱海北方輻照技術有限公司