專(zhuān)利名稱(chēng)：微束質(zhì)子熒光譜儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及質(zhì)子熒光分析技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種對(duì)樣品進(jìn)行微區(qū)質(zhì)子熒光分析 的微束質(zhì)子熒光譜儀。
背景技術(shù)：
質(zhì)子熒光技術(shù)是利用質(zhì)子束激發(fā)樣品中原子的特征X射線，然后通過(guò)分析此特征 X射線而得到樣品的元素組成等信息，由于質(zhì)子熒光技術(shù)的探測(cè)限較低，所以該技術(shù)具有廣 泛的應(yīng)用。隨著人們對(duì)樣品分析要求的不斷提高，微束質(zhì)子熒光技術(shù)備受關(guān)注，因?yàn)槲⑹|(zhì) 子熒光技術(shù)可以對(duì)樣品進(jìn)行二維質(zhì)子熒光微區(qū)掃描分析。在發(fā)展微束質(zhì)子熒光技術(shù)中，如 何使質(zhì)子會(huì)聚，是首先需要解決的問(wèn)題。由于質(zhì)子是帶有正電荷的帶電粒子，當(dāng)其在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)受到磁場(chǎng)力的作用 而改變運(yùn)動(dòng)方向。根據(jù)質(zhì)子的上述特性，在一種典型的質(zhì)子會(huì)聚技術(shù)中，利用電磁會(huì)聚系統(tǒng) 對(duì)質(zhì)子束進(jìn)行會(huì)聚，通過(guò)調(diào)節(jié)電磁會(huì)聚系統(tǒng)提供的電磁力的大小和方向，使通過(guò)電磁會(huì)聚 系統(tǒng)的質(zhì)子會(huì)聚成微束。但是，由于電磁會(huì)聚系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為繁鎖，使得使用電磁會(huì)聚系統(tǒng) 的微束質(zhì)子熒光譜儀的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜；并且，電磁會(huì)聚系統(tǒng)的成本較高，價(jià)格較為昂貴，從 而使得微束質(zhì)子熒光譜儀的成本較高。因此，如何簡(jiǎn)化微束質(zhì)子熒光譜儀的結(jié)構(gòu)，并且降低其生產(chǎn)和使用成本，就成為本 領(lǐng)域技術(shù)人員亟須解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種微束質(zhì)子熒光譜儀，其結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，且生產(chǎn)和使用的 成本較低。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種微束質(zhì)子熒光譜儀，包括用于發(fā)射質(zhì)子的 質(zhì)子加速器、用于將所述質(zhì)子加速器發(fā)射出的質(zhì)子會(huì)聚的質(zhì)子會(huì)聚部件，以及用于接收所 述質(zhì)子激發(fā)出的熒光的探測(cè)器，所述質(zhì)子會(huì)聚部件為毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器，所述毛細(xì)管光學(xué) 會(huì)聚器包括至少一根單毛細(xì)管。優(yōu)選地，所述毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器包括多根單毛細(xì)管。優(yōu)選地，所述毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器包括20萬(wàn)-60萬(wàn)根單毛細(xì)管。優(yōu)選地，所述單毛細(xì)管的截面形狀為圓形。優(yōu)選地，所述毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器垂直于其中心軸線方向的截面邊緣上的各所述單 毛細(xì)管的中心點(diǎn)連線的形狀為正六邊形。優(yōu)選地，所述毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器的進(jìn)口截面的尺寸和其出口截面的尺寸，均小于 所述毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器除進(jìn)口截面和出口截面以外的截面的尺寸。優(yōu)選地，所述毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器為回轉(zhuǎn)體，且其母線為預(yù)定函數(shù)。優(yōu)選地，所述進(jìn)口截面的尺寸與所述出口截面的尺寸相等。本發(fā)明所提供的微束質(zhì)子熒光譜儀，包括用于令質(zhì)子加速并將加速后的質(zhì)子發(fā)射出去的質(zhì)子加速器，質(zhì)子經(jīng)過(guò)質(zhì)子加速器以后進(jìn)入質(zhì)子會(huì)聚部件，并通過(guò)質(zhì)子會(huì)聚部件會(huì) 聚成質(zhì)子束，質(zhì)子束形成微焦斑并打在被測(cè)樣品上，從而激發(fā)被測(cè)樣品發(fā)出熒光，熒光進(jìn)入 位于樣品之后的探測(cè)器，上述質(zhì)子會(huì)聚部件為毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器，且該毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器 包括至少一根單毛細(xì)管。質(zhì)子束從質(zhì)子加速器射出之后，以適當(dāng)?shù)慕嵌冗M(jìn)入毛細(xì)管光學(xué)會(huì) 聚器，在毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器中，質(zhì)子束在毛細(xì)管內(nèi)壁上發(fā)生反射，經(jīng)過(guò)若干次反射之后，質(zhì) 子束射出毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器，并會(huì)聚得到微焦斑，從而實(shí)現(xiàn)質(zhì)子會(huì)聚的目的。該微束質(zhì)子 熒光譜儀通過(guò)毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器對(duì)質(zhì)子進(jìn)行會(huì)聚，毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器由玻璃毛細(xì)管構(gòu)成， 且不需大型支架支撐，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且成本較低，從而實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用地對(duì)質(zhì)子進(jìn)行會(huì) 聚，并且簡(jiǎn)化了微束質(zhì)子熒光譜儀的結(jié)構(gòu)，降低了微束質(zhì)子熒光譜儀的生產(chǎn)和使用成本。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器包括20萬(wàn)-60萬(wàn)根單毛細(xì)管， 從理論上來(lái)講，毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器中所包括的單毛細(xì)管的數(shù)量越多，同一時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)其會(huì) 聚的質(zhì)子的數(shù)量越多，從而顯著提高了微束質(zhì)子熒光譜儀會(huì)聚質(zhì)子的效率。在另一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器垂直于其中心軸線方向的截 面的形狀為正六邊形，也即多根單毛細(xì)管在排列組合呈毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器時(shí)，其橫截面排 列成正六邊形的結(jié)構(gòu)，以便在單毛細(xì)管的數(shù)量確定的情況，使得毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器所占的 空間較小，從而進(jìn)一步緊湊了本發(fā)明所提供的微束質(zhì)子熒光譜儀的結(jié)構(gòu)。


圖1為本發(fā)明所提供微束質(zhì)子熒光譜儀一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明所提供的毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2所示毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器垂直于其中心線方向的截面視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的核心是提供一種微束質(zhì)子熒光譜儀，其結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，且生產(chǎn)和使用的 成本較低。為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí) 施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。請(qǐng)參考圖1，圖1為本發(fā)明所提供微束質(zhì)子熒光譜儀具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。在一種具體實(shí)施方式
中，本發(fā)明所提供的微束質(zhì)子熒光譜儀包括用于令質(zhì)子加速 并將加速后的質(zhì)子發(fā)射出去的質(zhì)子加速器4，質(zhì)子經(jīng)過(guò)質(zhì)子加速器4以后進(jìn)入質(zhì)子會(huì)聚部 件，并通過(guò)質(zhì)子會(huì)聚部件會(huì)聚成質(zhì)子束，質(zhì)子束形成微焦斑并打在被測(cè)樣品5上，從而激發(fā) 被測(cè)樣品5發(fā)出特征熒光，特征熒光進(jìn)入位于樣品之后的探測(cè)器6，上述質(zhì)子會(huì)聚部件為毛 細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器1，該毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器1包括至少一根單毛細(xì)管2。需要指出的是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該知道，上述被測(cè)樣品5上被激發(fā)出的熒光 為X射線熒光。上述毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器1主要由適當(dāng)長(zhǎng)度的玻璃管構(gòu)成，高速質(zhì)子在進(jìn)入細(xì)長(zhǎng)的 玻璃管中后會(huì)發(fā)生若干次的反射，從而實(shí)現(xiàn)質(zhì)子的會(huì)聚。毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器1中的細(xì)長(zhǎng)玻 璃管的長(zhǎng)度和直徑應(yīng)根據(jù)實(shí)際使用的要求和裝置的適用性等因素確定，在此不做限定。當(dāng)質(zhì)子束從質(zhì)子加速器4射出之后，以某一適當(dāng)?shù)慕嵌冗M(jìn)入毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器1，在毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器1中，質(zhì)子束在毛細(xì)管內(nèi)壁上發(fā)生反射，經(jīng)過(guò)若干次反射之后，質(zhì)子束 射出毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器1，并會(huì)聚得到微焦斑，從而實(shí)現(xiàn)質(zhì)子會(huì)聚的目的，微焦斑打到被測(cè) 樣品5上，從而激發(fā)出特征X射線熒光，激發(fā)出的熒光進(jìn)入探測(cè)器6，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)物體5 的熒光分析。該微束質(zhì)子熒光譜儀通過(guò)毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器1對(duì)質(zhì)子進(jìn)行會(huì)聚，毛細(xì)管光學(xué) 會(huì)聚器1由玻璃毛細(xì)管構(gòu)成，且不需大型支架支撐，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且成本較低，從而實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn) 單、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用地對(duì)質(zhì)子進(jìn)行會(huì)聚，并且簡(jiǎn)化了微束質(zhì)子熒光譜儀的結(jié)構(gòu)，降低了微束質(zhì)子 熒光譜儀的生產(chǎn)和使用成本。還可以對(duì)本發(fā)明所提供的熒光譜儀進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)。請(qǐng)參考圖2和圖3，圖2為本發(fā)明所提供的毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器一種具體實(shí)施方式
的 結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2所示毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器垂直于其中心線方向的截面視圖。在一種具體實(shí)施方式
中，本發(fā)明所提供的毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器1可以包括多根單毛 細(xì)管2。顯然地，相對(duì)于單毛細(xì)管來(lái)講，多根單毛細(xì)管2的結(jié)合體能夠顯著提高毛細(xì)管光學(xué) 會(huì)聚器1會(huì)聚質(zhì)子的效率。具體地，所述毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器1可以包括20萬(wàn)-60萬(wàn)根單毛細(xì)管2，從理論上來(lái) 講，毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器1中所包括的單毛細(xì)管2的數(shù)量越多，同一時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)其會(huì)聚的質(zhì)子 的數(shù)量越多，從而能夠顯著提高熒光譜儀質(zhì)子會(huì)聚的效率；但是，由于技術(shù)和空間有限，20 萬(wàn)至60萬(wàn)根單毛細(xì)管2既能夠滿足使用要求，又能夠會(huì)聚足夠多的質(zhì)子，從而保證了毛細(xì) 管光學(xué)會(huì)聚器1具有較高的會(huì)聚效率。 上述毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器1中包括的單毛細(xì)管2的數(shù)量也不局限于20萬(wàn)至60萬(wàn)根， 其具體數(shù)量應(yīng)根據(jù)實(shí)際使用情況等諸多因素確定，其具體數(shù)量不應(yīng)受到本說(shuō)明書(shū)具體實(shí)施 方式的限定。上述單毛細(xì)管2的截面形狀可以為圓形，以便保證質(zhì)子束在單毛細(xì)管2中的反射 進(jìn)行的較為順利。上述毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器1垂直于其中心軸線方向的截面的形狀為正六邊形，由于 毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器1是由若干根單毛細(xì)管2排列而成的，則上述毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器1在垂 直于其中心軸線方向上的截面形狀，是由組成該截面的若干單毛細(xì)管2的截面組合而成 的，上述單毛細(xì)管2的截面形狀為圓形，則顯然的，在數(shù)目一定的情況下，若干的圓形排列 組合后，形成一個(gè)正六邊形能夠使該截面具有最小的面積，以便在單毛細(xì)管的數(shù)量確定的 情況，使得毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器所占的空間最小，從而進(jìn)一步緊湊了本發(fā)明所提供的熒光譜 儀的結(jié)構(gòu)。上述毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器1的進(jìn)口截面11的尺寸和其出口截面12的尺寸，均小于 所述毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器1除進(jìn)口截面11和出口截面12以外的截面的尺寸，以便提高毛細(xì) 管光學(xué)會(huì)聚器1的質(zhì)子會(huì)聚范圍。所述毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器1可以為回轉(zhuǎn)體，且其母線為預(yù)定函數(shù)。上述預(yù)定函數(shù)可 以近似為空間橢球二次曲線段、橢球二次曲線段的組合或橢球二次曲線段與直線段的組 合，且其徑向變化對(duì)于透鏡的中心軸線是對(duì)稱(chēng)的，從而能夠?qū)崿F(xiàn)多毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器件在 較大角度范圍內(nèi)會(huì)聚發(fā)散的質(zhì)子，并將發(fā)散的質(zhì)子會(huì)聚成微焦斑。上述進(jìn)口截面11的尺寸可以與出口截面12的尺寸相等。具體地，本發(fā)明所提供 的毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器1的各幾何參量可以如圖2中所示，入口焦距表示質(zhì)子加速器4距離毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器1入口端的距離；出口焦距f2表示毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器1出口端到其焦 斑處的距離；L表示毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器1的長(zhǎng)度；Din表示毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器1的入口截面 尺寸；D。ut表示毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器1的出口截面尺寸；D_表示毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器1的最大 尺寸，上述Din與D。ut可以相等，并且均小于Dmax。 以上對(duì)本發(fā)明所提供的微束質(zhì)子熒光譜儀進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè) 例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的 方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理 的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求 的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種微束質(zhì)子熒光譜儀，包括用于發(fā)射質(zhì)子的質(zhì)子加速器(4)、用于將所述質(zhì)子加速器(4)發(fā)射出的質(zhì)子會(huì)聚的質(zhì)子會(huì)聚部件，以及用于接收所述質(zhì)子激發(fā)出的熒光的探測(cè)器(6)，其特征在于，所述質(zhì)子會(huì)聚部件為毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器(1)，所述毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器(1)包括至少一根單毛細(xì)管(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微束質(zhì)子熒光譜儀，其特征在于，所述毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器(1) 包括多根單毛細(xì)管(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微束質(zhì)子熒光譜儀，其特征在于，所述毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器(1) 包括20萬(wàn)-60萬(wàn)根單毛細(xì)管⑵。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微束質(zhì)子熒光譜儀，其特征在于，所述單毛細(xì)管(2)的截面形 狀為圓形。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微束質(zhì)子熒光譜儀，其特征在于，所述毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器(1) 垂直于其中心軸線方向的截面邊緣上的各所述單毛細(xì)管(2)的中心點(diǎn)連線的形狀為正六 邊形。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5任一項(xiàng)所述的微束質(zhì)子熒光譜儀，其特征在于，所述毛細(xì)管光學(xué) 會(huì)聚器(1)的進(jìn)口截面(11)的尺寸和其出口截面(12)的尺寸，均小于所述毛細(xì)管光學(xué)會(huì) 聚器(1)除進(jìn)口截面(11)和出口截面(12)以外的截面的尺寸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微束質(zhì)子熒光譜儀，其特征在于，所述毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器(1) 為回轉(zhuǎn)體，且其母線為預(yù)定函數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微束質(zhì)子熒光譜儀，其特征在于，所述進(jìn)口截面(11)的尺寸 與所述出口截面(12)的尺寸相等。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種微束質(zhì)子熒光譜儀，包括用于發(fā)射質(zhì)子的質(zhì)子加速器(4)、用于將所述質(zhì)子加速器(4)發(fā)射出的質(zhì)子會(huì)聚的質(zhì)子會(huì)聚部件，以及用于接收所述質(zhì)子激發(fā)出的熒光的探測(cè)器(6)，所述質(zhì)子會(huì)聚部件為毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器(1)，所述毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器(1)包括至少包括一根單毛細(xì)管(2)。該熒光譜儀通過(guò)毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器(1)對(duì)質(zhì)子進(jìn)行會(huì)聚，毛細(xì)管光學(xué)會(huì)聚器(1)由玻璃毛細(xì)管構(gòu)成，且不需大型支架支撐，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且成本較低，從而實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用地對(duì)質(zhì)子進(jìn)行會(huì)聚，并且簡(jiǎn)化了熒光譜儀的結(jié)構(gòu)，降低了熒光譜儀的生產(chǎn)和使用成本。
文檔編號(hào)G01N23/223GK101858874SQ20101018095
公開(kāi)日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2010年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月18日
發(fā)明者劉志國(guó), 孫天希, 李玉德, 林曉燕, 滕玥鵬, 潘秋麗, 王廣甫, 羅萍 申請(qǐng)人:北京師范大學(xué)