公開了用于通過比較從至少兩個有區別但重疊的檢驗量獲得的XRF光譜來定位樣品中的關注元素的裝置和方法。通過改變激勵的和/或發熒光的x射線束來改變檢驗量，該激勵的和/或發熒光的x射線束通過重新配置多孔的準直儀來完成。從不同的檢驗量獲得的XRF光譜的比較提供了關于關注元素(例如，鉛)是存在于涂層中，存在于下方的本體材料中，或是存在于兩者之中的指示。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術大體上涉及通過χ射線熒光(XRF)對元素組成的測量，更具體地涉及通過特征熒光X射線的強度的較差測量來識別樣品中例如鉛的關注元素的定位的方法和裝置。
技術介紹
XRF是可靠、靈敏并廣泛使用的技術，其被用于各種樣品類型中關注元素的探測與定量。在XRF分析中，放射同位素源或χ射線管產生被引導至樣品上的激勵輻射束。樣品中的元素響應地發射特征能量的熒光χ射線。所發出的χ射線通過檢測器感測，檢測器產生代表已接收χ射線的能量的信號。這些信號被處理以構造作為能量的函數的χ射線計數率的光譜。例如鉛的關注元素的濃度可以從光譜中其特征峰的強度得到確定。XRF分析的一種發展的應用是在例如玩具的消費品中對處于不可接收的高濃度的鉛及其它有害元素的存在性的篩選。消費品往往是具有各種厚度材料的多層的異質結構， 并且儀器操作者通常在測試時間內具有較少的或不具有關于被檢驗目標的特定結構的信息。然而，可能期望或必須識別被檢驗目標中被檢測的關注元素的定位，例如，該元素是定位于涂層中還是下面的基板中。例如，玩具通常具有覆蓋本體材料(bulk material)的涂料薄層或其它涂層。如果在玩具中檢測到鉛，那么重要的是辨別鉛是主要存在于涂料中還是主要貫穿本體材料分布，這是因為適用的管理標準和用于計算鉛濃度的優方法會取決于鉛的定位。被檢測的關注元素的定位可通過檢查對應于關注元素的兩條特征χ射線(例如， 鉛的X射線La和“)的強度比來確定，其中一條相對于另一條被優選吸收(見，例如， Grodzins等人的第2009/0067572號美國專利申請公開)。這種方法雖然提供了對于某些應用滿意的結果，但是不適于更寬范圍的關注元素和樣品矩陣。例如，難以從例如聚乙烯的薄的、低密度材料中的塊狀鉛中區分涂層鉛。此外，除了特定情況之外，強度比方法不能被用于其濃度通過K χ射線的強度來測量的元素。因此，在本領域中存在對可用于不相干類型的樣品中各種關注元素的XRF分析的、成功且可靠使用的定位技術的需求。
技術實現思路
概略地描述了通過XRF分析在樣品中對關注元素進行定位，這通過用激勵輻射輻照樣品并檢測從至少兩個重疊的但不同的檢驗量(inspection volume)發出的特征χ射線來進行。檢驗量可通過改變激勵的和/或發熒光的X射線的準直(例如，通過移動一個或多個準直器結構)、或者通過部分阻擋激勵的和/或發熒光的X射線(例如，通過放置遮光器結構)得到可控地變化。根據一個實施，檢驗量包括第一檢驗量和第二檢驗量，第一檢驗量延伸至樣品的涂層和本體(bulk)，第二檢驗量僅包括樣品的本體。通過比較從不同的檢驗量發出的特征χ射線的強度，可確定關注元素的定位(例如，在涂層中、本體中、或者既在涂層中又在本體中)。附圖說明在附圖中圖1是依照本專利技術的示意性實施方式的適于改變檢驗量的XRF分析儀的符號圖；圖2是描繪通過比較在重疊的檢驗量中獲得的XRF光譜對關注元素進行定位的方法的步驟的流程圖；圖3A和3B是圖1中的XRF分析儀的局部圖，其示出了如何通過改變激勵的和發熒光的χ射線束的準直將不同的檢驗量限定在一般樣品中；圖4A和4B是圖1中的XRF分析儀的局部圖，其示出了被限定在具有覆蓋本體材料的薄涂層的特定樣品中的不同檢驗量；以及圖5A和5B是可選設計的XRF分析儀的局部圖，其示出了如何通過選擇性地阻擋激勵的和發熒光的X射線束中的一部分將不同的檢驗量限定在樣品中。具體實施例方式圖1是XRF分析儀100的組件的符號圖，XRF分析儀100尤其適于改變檢驗量以便通過XRF光譜的比較來對關注元素進行定位。XRF分析儀100包括χ射線源105，用于產生主要輻射束以激勵樣品110中的鉛原子。X射線源105可采用任何合適的χ射線管或放射性同位素源的形式。如本文所使用的，術語“χ射線”概括地限定為包括具有適于通過內層電子的發射引起關注元素的熒光的能量的任何輻射，并且可包含在其它文本中劃分為伽馬射線的輻射。可移動準直儀112被放置于主要χ射線(也被稱為激勵χ射線)的路徑中， 以限定入射在樣品110上的主要射束的幾何圖形。如以下進一步詳細討論的，準直儀112 可用至少兩個不同尺寸和/或形狀的孔113和114調整。與準直儀112機械關聯的致動器 115可選擇地將兩個孔113和114之一與由源105發出的χ射線束對準，以使得射束準直通過合適孔的選擇來固定。如在Piorek等人的第2008/0192897號美國專利申請公開中討論的，準直儀112的移動可以通過由致動器115驅動的行星齒輪來影響，該行星齒輪接合形成于準直儀112上的相應齒條齒輪。在可選的實施方式中，準直儀112可具有單個孔，并且射束準直所需的變化可通過將準直儀朝向或遠離源105移動來獲得。探測器117被放置以接收由樣品110發出的輻射。所發出的輻射將通常包括樣品 110中特定元素的特征熒光X射線與彈性散射的(瑞利(Rayleigh))和非彈性散射的(康普頓(Compton) )x射線的混合物。XRF探測器的設計和操作是本領域公知的，并因此將不在本文中討論。一般而言，探測器117響應于χ射線光子的接收產生信號脈沖，脈沖的尺寸表征光子的能量。探測器117可并入或關聯的前置放大器電路，以便整合并放大由探測器117 晶體所產生的電流。在多種實現中，探測器117可采用硅PIN探測器、碲化鎘檢測器、或硅漂移探測器的形式。另一準直儀120放置在發熒光的χ射線的路徑中以便可調節地控制傳送至探測器 117且被探測器117感測的射束的幾何圖形。準直儀120用至少兩個不同尺寸的孔122和 124調整，選定的其中之一與探測器117的光軸對準。通過致動器130的操作來完成用于與探測器117對準的孔122或124的選擇，致動器130 (如下面關于激勵束準直儀112所描述的)驅動與準直器120上形成的齒條齒輪接合的行星齒輪。如下面將討論的，源105、探測器117、以及準直儀112和120的尺寸和位置被選擇以產生所需的檢驗量幾何圖形。在配置為將在著色的或以其他方式涂覆的目標中關注元素定位的分析儀的實施例中，這些組件的尺寸和位置被選擇以產生一組檢驗量，由此檢驗量之一僅包含目標的本體部分，并且另一檢驗量延伸至著色層和本體部分。探測器117的輸出被傳達至可編程控制器135，可編程控制器135將通常并入至少一個數字信號處理器(DSP) 140，數字信號處理器140配置為放大、處理和累積信號脈沖，以使被探測的輻射的能譜可被構建。如在現有技術中已知的，DSP140可執行用于減弱由各種噪聲源引起的通過探測器117生成的信號的例行程序。可編程控制器135還可包括專用或通用微處理器145，以用于執行與數據采 集和分析以及儀器控制有關的程序指令，這些程序指令包括在圖2中描繪并在下面討論的方法步驟的實現。由DSP140和微處理器145執行的程序指令可以以硬件、固件或軟件邏輯形式儲存在控制器135和/或與控制器125聯接的非易失性存儲器150內。存儲器150還可保持由操作者輸入的測試結果和信息。XRF分析儀100的各種組件可定位于設計為由操作者手持的公共殼體155內。觸摸屏顯示器(未描繪)可并入或安裝在殼體155上，以呈現文本和圖形(例如，代表分析結果)并接收操作者輸入。XRF分析儀100將通本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：里·哥羅德金斯，
申請(專利權)人：特莫尼托恩分析儀器股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。