本實(shí)用新型涉及射線譜測(cè)量?jī)x器設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有臺(tái)階閃爍體的透射柱面彎晶譜儀。

背景技術(shù)：

晶體譜儀是使用晶體對(duì)X射線進(jìn)行衍射分光、從而實(shí)現(xiàn)對(duì)X射線譜進(jìn)行測(cè)量的一種設(shè)備。透射柱面彎晶譜儀即為其中的一種，從同一點(diǎn)狀輻射源發(fā)出的復(fù)色X射線經(jīng)柱面彎晶透射分光后，受彎晶的幾何會(huì)聚作用，某種波長(zhǎng)X射線的衍射線會(huì)呈線狀和關(guān)于中心兩側(cè)對(duì)稱分布的特點(diǎn)；而從整體光譜分布來(lái)看，距離對(duì)稱中心較近的是波長(zhǎng)較短的X射線。

基于測(cè)量需求，傳統(tǒng)的透射柱面彎晶譜儀的基本結(jié)構(gòu)包括鉛制針孔、柱面彎晶分析器、鉛制狹縫、X射線記錄設(shè)備等。由于通常的X射線記錄設(shè)備是平面型的，記錄面尺寸較為有限，透射柱面彎晶譜儀不能同時(shí)兼顧很寬的測(cè)譜范圍和較高的譜分辨率。故通常通過將X射線記錄設(shè)備的記錄面置于柱面彎晶羅蘭圓切線位置，可以平衡測(cè)譜范圍和譜分辨率。而由布拉格衍射理論表明，如果X射線記錄設(shè)備的記錄面放置在遠(yuǎn)離羅蘭圓的位置，可以有效提高衍射線的譜分辨率，這在相當(dāng)多的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)合中是非常有必要的，特別是在需要測(cè)量某種特征譜線時(shí)更需要。但將X射線記錄設(shè)備的記錄面遠(yuǎn)離羅蘭圓會(huì)使測(cè)譜范圍顯著減少，所以傳統(tǒng)的透射柱面彎晶譜儀缺乏同時(shí)具有高分辨和大譜寬的測(cè)量能力，在實(shí)際測(cè)量過程中，很難滿足測(cè)量需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，為了能得到高分辨率和大譜寬的測(cè)量能力，滿足更多場(chǎng)合的測(cè)量需求，本實(shí)用新型提供了一種具有臺(tái)階閃爍體的透射柱面彎晶譜儀。

其技術(shù)方案如下：

一種具有臺(tái)階閃爍體的透射柱面彎晶譜儀，包括箱體，其關(guān)鍵在于：所述箱體內(nèi)依次同軸設(shè)置有柱面彎晶分析器、后置鉛光闌、以及可透光的臺(tái)階閃爍體和X射線記錄裝置；

所述后置鉛光闌中部設(shè)有狹縫，該狹縫用于阻擋直穿的X射線，而供經(jīng)柱面彎晶分析器分光的X射線透過；

所述臺(tái)階閃爍體靠近后置鉛光闌的一端沿其軸向至少設(shè)有兩級(jí)臺(tái)階，每個(gè)所述臺(tái)階的端面均具有將衍射后的X射線的衍射線轉(zhuǎn)化成可見光后，還保持其譜分辨率的晶體薄層。

采用以上結(jié)構(gòu)，X射線光經(jīng)柱面彎晶分析器的處理后的衍射線透射到臺(tái)階閃爍體的臺(tái)階上，最后背后端的X射線記錄裝置記錄并測(cè)量，由于臺(tái)階與柱面彎晶的羅蘭圓距離不同，從而可以測(cè)得兩種不同的分辨率，與柱面彎晶的羅蘭圓相近的臺(tái)階接收到的衍射線的分辨率較低而測(cè)譜范圍較寬，與柱面彎晶的羅蘭圓較遠(yuǎn)臺(tái)階所接收到的衍射線分辨率較高但側(cè)譜范圍較窄，這樣設(shè)置即可使裝置能夠測(cè)得多種不同的分辨率，而譜寬較大，可以滿足更多的測(cè)量需求，具有極大的科研應(yīng)用價(jià)值。

作為優(yōu)選：所述箱體前端還設(shè)有前置鉛光闌，該前置鉛光闌位于柱面彎晶分析器設(shè)有柱面彎晶的一側(cè)，并與柱面彎晶分析器同軸設(shè)置；該前置鉛光闌的中心位置設(shè)有中心孔，在中心孔左右兩側(cè)對(duì)稱的設(shè)有供X射線通過的通光窗口。采用以上結(jié)構(gòu)，通過中心孔可以指示記錄譜儀中心的光軸位置，而由通光窗口的尺寸可以根據(jù)需要測(cè)量的射線能譜范圍來(lái)確定，能使測(cè)量更精確。

作為優(yōu)選：所述X射線記錄裝置包括CMOS相機(jī)，該CMOS相機(jī)的正面光纖面板緊貼所述臺(tái)階閃爍體的后端面。采用CMOS相機(jī)記錄測(cè)量，可以能更加精確進(jìn)行動(dòng)態(tài)捕捉衍射線，保證結(jié)果更準(zhǔn)確。

作為優(yōu)選：所述X射線記錄裝置還包括相機(jī)壓板，該相機(jī)壓板為平板結(jié)構(gòu)，緊貼CMOS相機(jī)的背部，并通過四角的壓緊螺絲固定在箱體的后端，所述螺栓上套設(shè)有彈簧，該彈簧位于相機(jī)壓板與箱體的側(cè)壁后端之間，所述相機(jī)壓板上還設(shè)有供CMOS相機(jī)線纜穿出的通孔。采用以上結(jié)構(gòu)，可以通過輕擰壓緊螺絲來(lái)壓縮彈簧，從而輕推CMOS相機(jī)的正面光纖面板與臺(tái)階閃爍體的后端平面無(wú)縫隙緊貼，不會(huì)出現(xiàn)硬接觸，延長(zhǎng)使用壽命，同時(shí)保證測(cè)量精度。

作為優(yōu)選：所述臺(tái)階閃爍體為由光纖制成的圓柱狀結(jié)構(gòu)，所述臺(tái)階為兩個(gè)，且兩個(gè)臺(tái)階的交界線與彎晶分析器的光軸重合，靠近所述彎晶分析器的一個(gè)臺(tái)階的端面與柱面彎晶的羅蘭圓相切。采用以上方案，可以使兩個(gè)臺(tái)階對(duì)稱的接收X射線的衍射線，且通過與羅蘭圓相切臺(tái)階可以得到較為平衡的測(cè)譜范圍和譜分辨率。

作為優(yōu)選：所述晶體薄層為碘化銫摻鉈晶體，并以柱狀結(jié)構(gòu)密布在臺(tái)階的端面。采用以上結(jié)構(gòu)，可以將X射線經(jīng)柱面彎晶后的衍射線轉(zhuǎn)化成可見光，并具有一定空間分辨能力，能更好的保持其分辨率。

作為優(yōu)選：所述晶體薄層上覆蓋有用于隔絕空氣的有機(jī)薄膜。采用以上結(jié)構(gòu)，可以有效隔絕空氣，防止碘化銫摻鉈晶體被氧化潮解。

作為優(yōu)選：所述箱體呈前小后大的長(zhǎng)方體形，其前端和后端敞口，其上部頂蓋可拆卸地安裝。采用以上結(jié)構(gòu)，方便在箱體內(nèi)安裝所需設(shè)備，以及快速檢測(cè)維護(hù)。

作為優(yōu)選：所述箱體側(cè)壁上對(duì)應(yīng)所述CMOS相機(jī)的散熱口位置設(shè)有通風(fēng)孔。采用以上結(jié)構(gòu)，可以有效降低CMOS相機(jī)工作時(shí)的環(huán)境溫度，保證測(cè)量穩(wěn)定性及其使用壽命。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果：

采用以上技術(shù)方案的具有臺(tái)階閃爍體的透射柱面彎晶譜儀，通過臺(tái)階型閃爍體實(shí)現(xiàn)多分辨率和大測(cè)譜范圍的X射線的兼顧測(cè)量，滿足更多測(cè)量場(chǎng)合，同時(shí)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)獲取捕捉X射線譜圖像，能快速看到測(cè)量結(jié)果，構(gòu)思新穎，具有極大的科研應(yīng)用價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1所示實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為相機(jī)壓板的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。

參考圖1和圖2所示的具有臺(tái)階閃爍體的透射柱面彎晶譜儀，包括大體呈前小后大形狀的長(zhǎng)方體形的箱體1，箱體1的前后兩端敞口，其頂蓋10可拆卸地安裝。箱體1內(nèi)依次同軸設(shè)置有前置鉛光闌6、柱面彎晶分析器2、后置鉛光闌3、臺(tái)階閃爍體4和X射線記錄裝置5。

前置鉛光闌6為鉛合金定制的矩形平板，通過螺絲豎直固定在箱體1的前端端部，前置鉛光闌6的中心位置設(shè)有中心孔60，為盲孔，主要用于指示譜儀的光軸位置，前置鉛光闌6上在中心孔60的左右兩側(cè)對(duì)稱的設(shè)有一對(duì)通光窗口61，通光窗口61的尺寸可以根據(jù)需要測(cè)量的射線能譜范圍來(lái)決定。

柱面彎晶分析器2包括柱面彎晶20和柱面支撐臺(tái)21，柱面支撐臺(tái)21的兩端設(shè)有螺孔，箱體1上對(duì)應(yīng)位置設(shè)有安裝部，柱面支撐臺(tái)21通過螺絲與箱體1固定安裝，柱面支撐臺(tái)21正對(duì)前置鉛光闌6的前端面為向外凸出的弧面210，與弧面210相背離的后端面為豎直平面，與前置鉛光闌6平行設(shè)置，柱面支撐臺(tái)21中間位置水平設(shè)有矩形的通光孔(圖中未示出)，通光孔貫穿其前后兩側(cè)面，可以供光線穿過；

柱面彎晶20的彎曲半徑與弧面210的半徑相同，緊貼在弧面210上，并遮擋柱面支撐臺(tái)21上的通孔，使X射線都經(jīng)過柱面彎晶20后才會(huì)穿過通光孔。

后置鉛光闌3為鉛合金定制的矩形平板，正對(duì)柱面支撐臺(tái)21后端面豎直設(shè)置，并處于柱面彎晶20的羅蘭圓圓心附近(羅蘭圓：在凹球面反射鏡面上刻劃一系列等間距的平行線條構(gòu)成的反射光柵，它具有分光能力和聚光能力。羅蘭發(fā)現(xiàn)，若將縫光源和凹面光柵放置在直徑等于凹面光柵曲率半徑的圓周上，且該圓與光柵中點(diǎn)G相切，則由凹面光柵形成的光譜呈在這個(gè)圓周上，該圓即為羅蘭圓)；

后置鉛光闌3的中心位置豎直設(shè)有狹縫30，狹縫30的方向與柱面支撐臺(tái)21的豎軸線平行，狹縫30可以阻擋直接直穿的X射線，而經(jīng)過柱面彎晶分析器分光的X射線又可從此狹縫30處通過。

臺(tái)階閃爍體4的主體由可透光材質(zhì)制成，本實(shí)施例中采用光纖制成，大體呈圓柱狀結(jié)構(gòu)，其正對(duì)后置鉛光闌3的前端設(shè)有至少兩級(jí)臺(tái)階40，每個(gè)臺(tái)階40的端面與后置鉛光闌3平行，且每個(gè)臺(tái)階40的端面均設(shè)有晶體薄層41，晶體薄層41可以將X射線的衍射線轉(zhuǎn)化成可見光，同時(shí)還能保持其分辨率；臺(tái)階閃爍體4的后端面為豎直平面，與臺(tái)階40的端面平行。

本實(shí)施例中優(yōu)選臺(tái)階40為兩級(jí)，兩個(gè)臺(tái)階40對(duì)稱設(shè)置，其交界線與柱面彎晶分析器2的縱軸線，即譜儀的光軸重合，靠近柱面彎晶分析器2的一個(gè)臺(tái)階40的端面與柱面彎晶20的羅蘭圓相切，另一臺(tái)階40的端面則相對(duì)遠(yuǎn)離羅蘭圓，這樣可以使臺(tái)階40上的晶體薄層對(duì)稱的接收X射線的衍射線，由于與羅蘭圓的距離不同，則衍射線的分辨率不同，遠(yuǎn)離羅蘭圓的臺(tái)階40可測(cè)得較高分辨率的X射線的衍射線，但是測(cè)譜范圍較窄，而靠近羅蘭圓的臺(tái)階40所測(cè)則相反，而與羅蘭圓相切時(shí)，則可得到較為平衡的測(cè)譜范圍和譜分辨率，滿足常規(guī)需求及兩種分辨率的測(cè)量需求。

本實(shí)施例中為了能剛好的保持衍射線轉(zhuǎn)化成可見光后的分辨率，晶體薄層41采用碘化銫摻鉈晶體，以柱狀結(jié)構(gòu)密布在臺(tái)階40的端面，其表面覆蓋有有機(jī)薄膜，可以有效隔絕空氣，防止碘化銫摻鉈晶體被氧化潮解，保證其性能穩(wěn)定性。

參考圖1和圖3，在箱體1的后端可拆卸地安裝有X射線記錄裝置5，本實(shí)施例中X射線記錄裝置5采用CMOS相機(jī)50進(jìn)行測(cè)量記錄，CMOS相機(jī)50正面的感光光纖面板正對(duì)臺(tái)階閃爍體4的后端平面；

在CMOS相機(jī)50的背部設(shè)有相機(jī)壓板51，相機(jī)壓板51為平板結(jié)構(gòu)，緊貼在CMOS相機(jī)50的背部，其四角設(shè)有壓緊螺絲510，箱體1的兩側(cè)后端部對(duì)應(yīng)位置設(shè)有螺孔，相機(jī)壓板51則通過壓緊螺絲510固定在箱體1的后端，且壓緊螺絲510上套設(shè)有彈簧511，彈簧511處于相機(jī)壓板51與箱體1的側(cè)壁后端部之間，當(dāng)輕擰壓緊螺絲510時(shí)，相機(jī)壓板51則推動(dòng)CMOS相機(jī)50緊貼臺(tái)階閃爍體4的后端面，調(diào)節(jié)壓緊螺絲510的松緊度，使彈簧511處于最佳壓緊狀態(tài)，進(jìn)一步確保CMOS相機(jī)50的正面感光部與臺(tái)階閃爍體4的后端面無(wú)縫貼合，而又保證松緊合適，二者不會(huì)發(fā)生硬接觸，導(dǎo)致設(shè)備損壞；

相機(jī)壓板51上還設(shè)有通孔512，CMOS相機(jī)50的線纜可以從通孔512處穿出。

箱體1側(cè)壁在對(duì)應(yīng)CMOS相機(jī)50的散熱口位置設(shè)有通風(fēng)孔11，可以供CMOS相機(jī)50散熱，降低其工作時(shí)的環(huán)境溫度，通風(fēng)孔11呈百葉窗結(jié)構(gòu)，可以一定程度隔絕粉塵進(jìn)入CMOS相機(jī)50內(nèi)部。

本實(shí)用新型的工作過程如下；

將本裝置正對(duì)X射線譜儀放置，并通過中心孔60確保二者中心對(duì)正，X射線譜儀發(fā)射出的X射線從通光窗口61照射至柱面彎晶20上，X射線經(jīng)柱面彎晶20的衍射后形成呈線狀分布的衍射線，衍射線從柱面支撐臺(tái)21上的通光孔穿過到達(dá)后置鉛光闌3；

衍射線經(jīng)后置鉛光闌3上的狹縫30的處理，阻擋了直穿的X射線，而可以讓經(jīng)過柱面彎晶20分光的衍射線穿過，通光狹縫30的衍射線均勻的透射到臺(tái)階閃爍體4上的兩個(gè)臺(tái)階40上，經(jīng)過臺(tái)階40上的晶體薄層41的處理轉(zhuǎn)化形成可見光，同時(shí)還保持了原有的分辨率，可見光沿其軸線穿過臺(tái)階閃爍體4后，被設(shè)置在后方的CMOS相機(jī)50實(shí)時(shí)感光捕捉記錄測(cè)量；

因?yàn)閮蓚€(gè)臺(tái)階40與羅蘭圓的距離不同，故最后測(cè)得的兩個(gè)臺(tái)階40對(duì)應(yīng)的可見光的分辨率和譜寬不同，離羅蘭圓的臺(tái)階40可測(cè)得較高分辨率的X射線的衍射線，但是測(cè)譜范圍較窄，而靠近羅蘭圓的臺(tái)階40所測(cè)結(jié)果則相反，而與羅蘭圓相切時(shí)，則可得到較為平衡的測(cè)譜范圍和譜分辨率，滿足常規(guī)需求及兩種分辨率的測(cè)量需求，實(shí)際研究過程中，可以通過調(diào)節(jié)臺(tái)階40的數(shù)量或/和臺(tái)階40之間的厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)多種分辨率及不同譜寬的測(cè)量，以滿足特定的測(cè)量需求。

最后需要說(shuō)明的是，上述描述僅僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的啟示下，在不違背本實(shí)用新型宗旨及權(quán)利要求的前提下，可以做出多種類似的表示，這樣的變換均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。