串联式全能区发射谱光谱仪及控制系统

专利类型 发明公开 法律事件 公开;
专利有效性 公开 当前状态 公开
申请号 CN202510380902.0 申请日 2025-03-28
公开(公告)号 CN120064360A 公开(公告)日 2025-05-30
申请人 中国科学技术大学; 申请人类型 学校
发明人 郑旭升; 黄子翔; 朱一德; 张荣澳; 宋文豪; 第一发明人 郑旭升
权利人 中国科学技术大学 权利人类型 学校
当前权利人 中国科学技术大学 当前权利人类型 学校
省份 当前专利权人所在省份:安徽省 城市 当前专利权人所在城市:安徽省合肥市
具体地址 当前专利权人所在详细地址:安徽省合肥市包河区金寨路96号 邮编 当前专利权人邮编:230026
主IPC国际分类 G01N23/227 所有IPC国际分类 G01N23/227G01N23/2273G01N23/223G01N21/63
专利引用数量 0 专利被引用数量 0
专利权利要求数量 10 专利文献类型 A
专利代理机构 合肥金安专利事务所 专利代理人 彭超;
摘要 本 发明 公开了一种 串联 式全能区发射谱 光谱 仪,包括: 真空 过渡系统包括中低真空腔体和大气常压环境室,用于对同步 辐射 光束线所处的真空环境进行过渡,由超高真空环境过渡到中低真空环境,再由中低真空环境过渡到大气常压环境;Von Hamos型光谱仪用于中低能区同步辐射光束线的发射谱测试,Von Hamos型光谱仪位于真空过渡系统的中低真空腔体内;Johann型光谱仪用于高能区同步辐射光束线的发射谱测试,Johann型光谱仪位于真空过渡系统后的大气常压环境室内;底座 支撑 系统用于支撑真空过渡系统、Von Hamos型光谱仪及Johann型光谱仪,底座支撑系统位于支撑真空过渡系统、Von Hamos型光谱仪及Johann型光谱仪的底端。本发明实现了全能区进行高分辨高通量的发射谱测试。
权利要求

1.一种串联式全能区发射谱光谱仪,其特征在于,包括:
真空过渡系统(1)包括中低真空腔体(108)和大气常压环境室,用于对同步辐射光束线所处的真空环境进行过渡,由超高真空环境过渡到中低真空环境,再由中低真空环境过渡到大气常压环境;
Von Hamos型光谱仪(2)用于中低能区同步辐射光束线的发射谱测试,所述Von Hamos型光谱仪(2)位于所述真空过渡系统(1)的中低真空腔体(108)内;
Johann型光谱仪(3)用于高能区同步辐射光束线的发射谱测试,所述Johann型光谱仪(3)位于所述真空过渡系统(1)后的大气常压环境室内;
底座支撑系统(4)用于所述支撑真空过渡系统(1)、Von Hamos型光谱仪(2)及Johann型光谱仪(3),所述底座支撑系统(4)位于所述支撑真空过渡系统(1)、Von Hamos型光谱仪(2)及Johann型光谱仪(3)的底端。
2.根据权利要求1所述的一种串联式全能区发射谱光谱仪,其特征在于:所述底座支撑系统(4)包括支撑底座一(401),所述真空过渡系统(1)还包括站(101),所述泵站(101)的底端安装有真空泵(102),所述真空泵(102)的底端通过所述支撑底座一(401)固定,所述泵站(101)的进口设有从超高真空环境中出射的同步辐射光束线,所述泵站(101)的出口连接有真空规安装管,所述真空规安装管的侧壁开设有用于安装真空规的真空规连接口(103),所述真空规安装管连接有Si3N4真空窗安装管,所述Si3N4真空窗安装管的侧壁处安装有安装Si3N4真空窗口(105),所述Si3N4真空窗安装管连接有真空管道(106),所述真空管道(106)通过真空闸板(107)与所述中低真空腔体(108)内部连通,所述中低真空腔体(108)远离所述真空管道(106)安装处的一侧安装有Be真空窗口(109),所述真空管道(106)和所述Be真空窗口(109)位于同一条光束上,所述大气常压环境室位于所述中低真空腔体(108)靠近所述Be真空窗口(109)的一侧。
3.根据权利要求1所述的一种串联式全能区发射谱光谱仪,其特征在于:所述底座支撑系统(4)包括支撑底座二(402),所述Von Hamos型光谱仪(2)底端通过支撑底座二(402)固定,所述Von Hamos型光谱仪(2)包括:
Von Hamos样品台机构(201):用于安装所述Von Hamos型光谱仪(2)的Von Hamos样品台,并调整所述Von Hamos样品台的位置,使得样品接受中低能区的同步辐射光束;
Von Hamos弯晶机构(202):用于安装所述Von Hamos型光谱仪(2)的Von Hamos弯晶,并调整所述Von Hamos弯晶的位置,用于接受样品受到中低能区的同步辐射光束辐照后发出的荧光信号
Von Hamos探测器机构(203):用于安装所述Von Hamos型光谱仪(2)的Von Hamos探测器,并调整所述Von Hamos探测器的位置,用于接受所述Von Hamos弯晶单色化后的中低能区荧光信号
所述Von Hamos样品台机构(201)、Von Hamos弯晶机构(202)和Von Hamos探测器机构(203)组成罗兰圆构型。
4.根据权利要求3所述的一种串联式全能区发射谱光谱仪,其特征在于:
所述Von Hamos样品台机构(201)包括由下至上依次设置均由电机驱动的Y轴驱动机构一(2011)、X轴驱动机构一(2012)、Z轴驱动机构一(2013)和R轴驱动机构一(2014),所述Von Hamos样品台安装在所述R轴驱动机构一(2014)的上端;
Von Hamos弯晶机构(202)包括由下至上依次设置均由电机驱动的X轴驱动机构二(2021)、Z轴驱动机构二(2022)和R轴驱动机构二(2023),所述Von Hamos弯晶安装在所述R轴驱动机构二(2023)的上端;
Von Hamos探测器机构(203):包括均由电机驱动的Z轴驱动机构三(2031)和X轴驱动机构三(2032),所述X轴驱动机构三(2032)设在所述Z轴驱动机构三(2031)靠近所述Von Hamos弯晶机构(202)的一侧,所述Von Hamos探测器与所述X轴驱动机构三(2032)连接。
5.根据权利要求1所述的一种串联式全能区发射谱光谱仪,其特征在于:所述底座支撑系统(4)包括支撑底座三(403),所述Johann型光谱仪(3)底端通过所述支撑底座三(403)固定,所述Johann型光谱仪(3)包括:
Johann样品台机构(301):用于安装所述Johann型光谱仪(3)的Johann样品台,并调整所述Johann样品台的位置,用于接受高能区的同步辐射光束;
Johann弯晶机构(302):用于安装所述Johann型光谱仪(3)的Johann弯晶,并调整所述Johann弯晶的位置,用于接受样品受到高能区的同步辐射光束辐照后发出的荧光信号;
Johann探测器机构(303):用于安装所述Johann型光谱仪(3)的Johann探测器,并调整所述Johann探测器的位置,用于接受所述Johann弯晶单色化后的高能区荧光信号;
所述Johann样品台机构(301)、Johann弯晶机构(302)和Johann探测器机构(303)组成罗兰圆构型。
6.根据权利要求5所述的一种串联式全能区发射谱光谱仪,其特征在于:
所述Johann样品台机构(301)包括由下至上依次设置均由电机驱动的X轴驱动机构四(3012)、Y轴驱动机构二(3013)、Z轴驱动机构四(3014)和R轴驱动机构三(3015),所述Johann样品台安装在所述R轴驱动机构四(3012)的上端;
所述Johann弯晶机构(302)包括均由电机驱动的Z轴驱动机构五和多组球面弯晶机构(3023),所述Z轴驱动机构五靠近所述Johann样品台机构(301)的一侧设有球面弯晶机构安装台(3022),多组所述球面弯晶机构(3023)设置在所述球面弯晶机构安装台(3022)上端靠近所述Johann样品台机构(301)的一侧;
所述Johann探测器机构(303)包括均由电机驱动的Z轴驱动机构六(3031)和X轴驱动机构五(3032),所述X轴驱动机构五(3032)设在所述Z轴驱动机构六(3031)靠近所述Johann弯晶机构(302)的一侧,所述Johann探测器与所述X轴驱动机构五(3032)连接。
7.根据权利要求6所述的一种串联式全能区发射谱光谱仪,其特征在于:所述Z轴驱动机构五包括支撑架(213),所述支撑架(213)靠近所述Johann样品台机构(301)的一侧设有螺杆(214),所述螺杆(214)的下端设有驱动电机(30211),所述驱动电机(30211)的转轴通过锥齿轮与所述螺杆(214)传动连接,所述支撑架(213)位于所述螺杆(214)的两侧设有导轨(30212),所述球面弯晶机构安装台(3022)对应所述螺杆(214)的位置处设有驱动(30215),所述驱动块(30215)通过开设的上下贯穿的螺纹孔与所述螺杆(214)连接,所述球面弯晶机构安装台(3022)对应所述导轨(30212)的位置处设有滑块(30216),所述滑块(30216)与所述导轨(30212)可滑动连接。
8.根据权利要求6所述的一种串联式全能区发射谱光谱仪,其特征在于:所述球面弯晶机构(3023)为五组,所述球面弯晶机构(3023)包括由下至上依次设置均有电机驱动的X轴驱动机构六(30231)、R轴驱动机构四(30232)、Z轴驱动机构七(30233)和侧摆轴驱动机构(30234),所述Johann弯晶安装在所述侧摆轴驱动机构(30234)的上端。
9.根据权利要求1所述的一种串联式全能区发射谱光谱仪,其特征在于:所述真空规安装管的侧壁处设有观察窗(104)。
10.一种控制系统,其特征在于:包含如权1‑9任一项所述的串联式全能区发射谱光谱仪,所述控制系统包括控制器,所述控制器的信号输出端与所述Von Hamos型光谱仪(2)和所述Johann型光谱仪(3)内的各个电机信号输入端连接。

说明书全文

串联式全能区发射谱光谱仪及控制系统

技术领域

[0001] 本发明涉及光谱仪技术领域,尤其涉及一种串联式全能区发射谱光谱仪及控制系统。

背景技术

[0002] 同步辐射X射线发射谱(X‑ray emission spectroscopy,XES)是基于同步辐射光源研究物质结构的一种光进‑光出X射线谱学技术,能够提供待测元素的电子占据态轨道信息,可以反映原子的价态、电子态和配位原子的种类、数量及其局域结构等信息。当能量高于目标元素吸收边的入射光照射到样品上时,材料芯能级电子被X射线激发跃迁至真空能级,随后外壳层能级电子退激发与芯能级空穴复合并发出荧光,对发出荧光进行精细分析的谱学技术即为X射线发射谱。
[0003] 为获取高通量、高分辨率的XES谱图,当前的发射谱光谱仪装置主要依托于同步辐射光源的大科学装置。在典型的同步辐射设施中,同步辐射光束的能量可覆盖全能区,同步辐射光束在中低能区时,在空气或其他气氛环境下衰减比较严重,因此需要保持在一定的真空环境下才能保证谱图的质量;而同步辐射光束在较高能区时几乎没有衰减,所设置的真空环境会极大影响实验效率以及实验方法的设计。因此设计一种可以在中低能区范围内保证信号质量,在高能区范围内保证实验效率的发射谱光谱仪具有重要的意义。

发明内容

[0004] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本发明的一个目的在于提出一种串联式全能区发射谱光谱仪,可以有效利用全能区同步辐射光束。
[0005] 第一方面,本发明提出的一种串联式全能区发射谱光谱仪,包括:
[0006] 真空过渡系统包括中低真空腔体和大气常压环境室,用于对同步辐射光束线所处的真空环境进行过渡,由超高真空环境过渡到中低真空环境,再由中低真空环境过渡到大气常压环境;
[0007] Von Hamos型光谱仪用于中低能区同步辐射光束线的发射谱测试,所述Von Hamos型光谱仪位于所述真空过渡系统的中低真空腔体内;
[0008] Johann型光谱仪用于高能区同步辐射光束线的发射谱测试,所述Johann型光谱仪位于所述真空过渡系统后的大气常压环境室内;
[0009] 底座支撑系统用于所述支撑真空过渡系统、Von Hamos型光谱仪及Johann型光谱仪,所述底座支撑系统位于所述支撑真空过渡系统、Von Hamos型光谱仪及Johann型光谱仪的底端。
[0010] 优选地,所述底座支撑系统包括支撑底座一,所述真空过渡系统还包括站,所述泵站的底端安装有真空泵,所述真空泵的底端通过所述支撑底座一固定,所述泵站的进口设有从超高真空环境中出射的同步辐射光束线,所述泵站的出口连接有真空规安装管,所述真空规安装管的侧壁开设有用于安装真空规的真空规连接口,所述真空规安装管连接有Si3N4真空窗安装管,所述Si3N4真空窗安装管的侧壁处安装有安装Si3N4真空窗口,所述Si3N4真空窗安装管连接有真空管道,所述真空管道通过真空闸板与所述中低真空腔体内部连通,所述中低真空腔体远离所述真空管道安装处的一侧安装有Be真空窗口,所述真空管道和所述Be真空窗口位于同一条光束上,所述大气常压环境室位于所述中低真空腔体靠近所述Be真空窗口的一侧。
[0011] 优选地,所述底座支撑系统包括支撑底座二,所述Von Hamos型光谱仪底端通过支撑底座二固定,所述Von Hamos型光谱仪包括:
[0012] Von Hamos样品台机构:用于安装所述Von Hamos型光谱仪的Von Hamos样品台,并调整所述Von Hamos样品台的位置,使得样品接受中低能区的同步辐射光束;
[0013] Von Hamos弯晶机构:用于安装所述Von Hamos型光谱仪的Von Hamos弯晶,并调整所述Von Hamos弯晶的位置,用于接受样品受到中低能区的同步辐射光束辐照后发出的荧光信号
[0014] Von Hamos探测器机构:用于安装所述Von Hamos型光谱仪的Von Hamos探测器,并调整所述Von Hamos探测器的位置,用于接受所述Von Hamos弯晶单色化后的中低能区荧光信号;
[0015] 所述Von Hamos样品台机构、Von Hamos弯晶机构和Von Hamos探测器机构组成罗兰圆构型。
[0016] 优选地,所述Von Hamos样品台机构包括由下至上依次设置均由电机驱动的Y轴驱动机构一、X轴驱动机构一、Z轴驱动机构一和R轴驱动机构一,所述Von Hamos样品台安装在所述R轴驱动机构一的上端;
[0017] Von Hamos弯晶机构包括由下至上依次设置均由电机驱动的X轴驱动机构二、Z轴驱动机构二和R轴驱动机构二,所述Von Hamos弯晶安装在所述R轴驱动机构二的上端;
[0018] Von Hamos探测器机构:包括均由电机驱动的Z轴驱动机构三和X轴驱动机构三,所述X轴驱动机构三设在所述Z轴驱动机构三靠近所述Von Hamos弯晶机构的一侧,所述Von Hamos探测器与所述X轴驱动机构三连接。
[0019] 优选地,所述底座支撑系统包括支撑底座三,所述Johann型光谱仪底端通过所述支撑底座三固定,所述Johann型光谱仪包括:
[0020] Johann样品台机构:用于安装所述Johann型光谱仪的Johann样品台,并调整所述Johann样品台的位置,用于接受高能区的同步辐射光束;
[0021] Johann弯晶机构:用于安装所述Johann型光谱仪的Johann弯晶,并调整所述Johann弯晶的位置,用于接受样品受到高能区的同步辐射光束辐照后发出的荧光信号;
[0022] Johann探测器机构:用于安装所述Johann型光谱仪的Johann探测器,并调整所述Johann探测器的位置,用于接受所述Johann弯晶单色化后的高能区荧光信号;
[0023] 所述Johann样品台机构、Johann弯晶机构和Johann探测器机构组成罗兰圆构型。
[0024] 优选地,所述Johann样品台机构包括由下至上依次设置均由电机驱动的X轴驱动机构四、Y轴驱动机构二、Z轴驱动机构四和R轴驱动机构三,所述Johann样品台安装在所述R轴驱动机构四的上端;
[0025] 所述Johann弯晶机构包括均由电机驱动的Z轴驱动机构五和多组球面弯晶机构,所述Z轴驱动机构五靠近所述Johann样品台机构的一侧设有球面弯晶机构安装台,多组所述球面弯晶机构设置在所述球面弯晶机构安装台上端靠近所述Johann样品台机构的一侧;
[0026] 所述Johann探测器机构包括均由电机驱动的Z轴驱动机构六和X轴驱动机构五,所述X轴驱动机构五设在所述Z轴驱动机构六靠近所述Johann弯晶机构的一侧,所述Johann探测器与所述X轴驱动机构五连接。
[0027] 优选地,所述Z轴驱动机构五包括支撑架,所述支撑架靠近所述Johann样品台机构的一侧设有螺杆,所述螺杆的下端设有驱动电机,所述驱动电机的转轴通过锥齿轮与所述螺杆传动连接,所述支撑架位于所述螺杆的两侧设有导轨,所述球面弯晶机构安装台对应所述螺杆的位置处设有驱动,所述驱动块通过开设的上下贯穿的螺纹孔与所述螺杆连接,所述球面弯晶机构安装台对应所述导轨的位置处设有滑块,所述滑块与所述导轨可滑动连接。
[0028] 优选地,所述球面弯晶机构为五组,所述球面弯晶机构包括由下至上依次设置均有电机驱动的X轴驱动机构六、R轴驱动机构四、Z轴驱动机构七和侧摆轴驱动机构,所述Johann弯晶安装在所述侧摆轴驱动机构的上端。
[0029] 优选地,所述真空规安装管的侧壁处设有观察窗。
[0030] 第二方面,本发明提出的一种控制系统,包含上述串联式全能区发射谱光谱仪任意一种方案,所述控制系统包括控制器,所述控制器的信号输出端与所述Von Hamos型光谱仪和所述Johann型光谱仪内的各个电机信号输入端连接。
[0031] 本发明中的有益效果是:
[0032] (1)提供了一种串联式设计的全能区发射谱光谱仪,通过将两套分别适用于不同能区的发射谱光谱仪通过串联式的设计连接在一起,实现全能区发射谱的谱图采集;
[0033] (2)每套谱仪均由样品台机构、探测器机构、弯晶单色机构设置在罗兰圆上所组成;用于中低能区的发射谱光谱仪设置在真空环境中工作,同步辐射光束在中低能区时,在空气或其他气氛环境下衰减比较严重,因此需要保持在一定的真空环境下才能保证谱图的质量;而同步辐射光束在较高能区时几乎没有衰减,所设置的真空环境会极大影响实验效率以及实验方法的设计,由此用于高能区的发射谱光谱仪设置在大气环境中工作,串联式设计可在公用一组光源的前提下,在中低能区范围内保证较高的信号强度的同时,实现在高能区范围内高效率采谱及设计多样化的原位实验;
[0034] (3)全能区进行高分辨高通量的发射谱测试,覆盖广泛的能量范围能够提供更全面的材料和物质信息,通过全能区的光谱仪可以更准确地识别和分析不同元素和化合物在不同能量范围内表现出独特的光谱特征。附图说明
[0035] 在附图中:
[0036] 图1为本发明提出的一种串联式全能区发射谱光谱仪的结构示意图。
[0037] 图2为本发明提出的真空过渡系统的结构示意图。
[0038] 图3为本发明提出的Von Hamos型光谱仪的结构示意图。
[0039] 图4为本发明提出的Johann型光谱仪的结构示意图。
[0040] 图5为本发明提出的Von Hamos样品台机构的结构示意图。
[0041] 图6为本发明提出的Von Hamos弯晶机构的结构示意图。
[0042] 图7为本发明提出的Von Hamos探测器机构的结构示意图。
[0043] 图8为本发明提出的Johann样品台机构的结构示意图。
[0044] 图9为本发明提出的Z轴驱动机构五的结构示意图。
[0045] 图10为本发明提出的球面弯晶机构安装台部的结构示意图。
[0046] 图11为本发明提出的球面弯晶机构的结构示意图。
[0047] 图12为本发明提出的球面弯晶机构的爆炸图。
[0048] 图13为本发明提出的Johann探测器机构的结构示意图。
[0049] 图14为本发明提出的Johann型光谱仪的罗兰圆位置构型示意图。
[0050] 图15为本发明提出的Von Hamos型光谱仪的罗兰圆位置构型示意图。
[0051] 图中:1‑真空过渡系统、2‑Von Hamos型光谱仪、3‑Johann型光谱仪、4‑底座支撑系统;101‑泵站、102‑真空泵、103‑真空规连接口、104‑观察窗、105‑Si3N4真空窗口、106‑真空管道、107‑真空闸板阀、108‑中低真空腔体、109‑Be真空窗口;201‑Von Hamos样品台机构、202‑Von Hamos弯晶机构、203‑Von Hamos探测器机构;301‑Johann样品台机构、302‑Johann弯晶机构、303‑Johann探测器机构;401‑支撑底座一、402‑支撑底座二、403‑支撑底座三;
2011‑Y轴驱动机构一、2012‑X轴驱动机构一、2013‑Z轴驱动机构一、2014‑R轴驱动机构一;
2021‑X轴驱动机构二、2022‑Z轴驱动机构二、2023‑R轴驱动机构二;
2031‑Z轴驱动机构三、2032‑X轴驱动机构三;3011‑调高底座、3012‑X轴驱动机构四、3013‑Y轴驱动机构二、3014‑Z轴驱动机构四、3015‑R轴驱动机构三;3022‑球面弯晶机构安装台、3023‑球面弯晶机构;3031‑Z轴驱动机构六、3032‑X轴驱动机构五;30211‑驱动电机、30212‑导轨、30213‑支撑架、30214‑螺杆、30215‑驱动块、30216‑滑块;30231‑X轴驱动机构六、30232‑R轴驱动机构四、30233‑Z轴驱动机构七、30234‑侧摆轴驱动机构。

具体实施方式

[0052] 参照图1和图2,一种串联式全能区发射谱光谱仪,包括
[0053] 真空过渡系统1包括中低真空腔体108和大气常压环境室,用于对同步辐射光束线所处的真空环境进行过渡,由超高真空环境过渡到中低真空环境,再由中低真空环境过渡到大气常压环境;
[0054] Von Hamos型光谱仪2用于中低能区同步辐射光束线的发射谱测试,Von Hamos型光谱仪2位于真空过渡系统1的中低真空腔体108内;
[0055] Johann型光谱仪3用于高能区同步辐射光束线的发射谱测试,Johann型光谱仪3位于真空过渡系统1后的大气常压环境室内;
[0056] 底座支撑系统4用于支撑真空过渡系统1、Von Hamos型光谱仪2及Johann型光谱仪3,底座支撑系统4位于支撑真空过渡系统1、Von Hamos型光谱仪2及Johann型光谱仪3的底端。
[0057] 显然的,基于上述,通过将适用于中低能区同步辐射光束线发射谱测试的Von Hamos型光谱仪2和适用于高能区同步辐射光束线发射谱测试的Johann型光谱仪3串联式的设计连接在一起,可以实现全能区发射谱的谱图采集。
[0058] 本实施例中,参照图2,底座支撑系统4包括支撑底座一401,真空过渡系统1还包括泵站101,泵站101的底端安装有真空泵102,真空泵102的底端通过支撑底座一401固定,泵站101的进口设有从超高真空环境中出射的同步辐射光束线,泵站101的出口连接有真空规安装管,真空规安装管的侧壁开设有用于安装真空规的真空规连接口103,真空规安装管连接有Si3N4真空窗安装管,Si3N4真空窗安装管的侧壁处安装有安装Si3N4真空窗口105,Si3N4真空窗安装管连接有真空管道106,真空管道106通过真空闸板阀107与中低真空腔体108内部连通,中低真空腔体108远离真空管道106安装处的一侧安装有Be真空窗口109,真空管道106和Be真空窗口109位于同一条光束上,大气常压环境室位于中低真空腔体108靠近Be真空窗口109的一侧。
[0059] 显然的,基于上述,通过真空泵102用于获取真空环境;真空规用于测量真空度;Si3N4真空窗口105用于分隔前端光束线的超高真空环境与后端Von Hamos型光谱仪2的中低真空环境;真空管道106用于连接真空过渡系统1中各部件;真空闸板阀107用于Von Hamos型光谱仪2充气调试时保护Si3N4真空窗口105;Be真空窗口109用于分隔前端中低真空腔体
108与后端Johann型光谱仪3的大气常压环境。
[0060] 本实施例中,参照图3,底座支撑系统4包括支撑底座二402,Von Hamos型光谱仪2底端通过支撑底座二402固定,Von Hamos型光谱仪2包括:
[0061] Von Hamos样品台机构201:用于安装Von Hamos型光谱仪2的Von Hamos样品台,并调整Von Hamos样品台的位置,使得样品接受中低能区的同步辐射光束;
[0062] Von Hamos弯晶机构202:用于安装Von Hamos型光谱仪2的Von Hamos弯晶,并调整Von Hamos弯晶的位置,用于接受样品受到中低能区的同步辐射光束辐照后发出的荧光信号;
[0063] Von Hamos探测器机构203:用于安装Von Hamos型光谱仪2的Von Hamos探测器,并调整Von Hamos探测器的位置,用于接受Von Hamos弯晶单色化后的中低能区荧光信号;
[0064] Von Hamos样品台机构201、Von Hamos弯晶机构202和Von Hamos探测器机构203组成罗兰圆构型,如图15所示。
[0065] 显然的,基于上述,Von Hamos样品台机构201、Von Hamos弯晶机构202和Von Hamos探测器机构203组成罗兰圆构型,并且Von Hamos样品台、Von Hamos弯晶和Von Hamos探测器的位置均可调,可实现中低能区同步辐射光束线的发射谱测试。
[0066] 本实施例中,参照图5,Von Hamos样品台机构201包括由下至上依次设置均由电机驱动的Y轴驱动机构一2011、X轴驱动机构一2012、Z轴驱动机构一2013和R轴驱动机构一2014,Von Hamos样品台安装在R轴驱动机构一2014的上端;
[0067] 显然的,基于上述,通过将样品安装在Von Hamos样品台上,利用Y轴驱动机构一2011、X轴驱动机构一2012、Z轴驱动机构一2013和R轴驱动机构一2014来调整样品的位置,以使得同步辐射光束精准照射在所需测试样品上。
[0068] 本实施例中,参照图6,Von Hamos弯晶机构202包括由下至上依次设置均由电机驱动的X轴驱动机构二2021、Z轴驱动机构二2022和R轴驱动机构二2023,Von Hamos弯晶安装在R轴驱动机构二2023的上端;
[0069] 显然的,基于上述,Von Hamos弯晶机构202可通过X轴驱动机构二2021、Z轴驱动机构二2022和R轴驱动机构二2023来保证柱面弯晶距离所测样品的距离为所需的罗兰圆半径距离,同时根据所需要的布拉格衍射度,实现对所需测试的特征荧光信号的单色化分离。
[0070] 本实施例中,参照图7,Von Hamos探测器机构203:包括均由电机驱动的Z轴驱动机构三2031和X轴驱动机构三2032,X轴驱动机构三2032设在Z轴驱动机构三2031靠近Von Hamos弯晶机构202的一侧,Von Hamos探测器与X轴驱动机构三2032连接。
[0071] 显然的,基于上述,Von Hamos探测器机构203可通过调节Z轴驱动机构三2031和X轴驱动机构三2032来保证Von Hamos探测器位于所测样品的正上方,同时保证所测样品、柱面弯晶、Von Hamos探测器三者之间保持为所需的罗兰圆空间关系,Von Hamos探测器接受柱面弯晶单色化后的特征荧光信号,完成谱图测试。
[0072] 本实施例中,参照图4,底座支撑系统4包括支撑底座三403,Johann型光谱仪3底端通过支撑底座三403固定,Johann型光谱仪3包括:
[0073] Johann样品台机构301:用于安装Johann型光谱仪3的Johann样品台,并调整Johann样品台的位置,用于接受高能区的同步辐射光束;
[0074] Johann弯晶机构302:用于安装Johann型光谱仪3的Johann弯晶,并调整Johann弯晶的位置,用于接受样品受到高能区的同步辐射光束辐照后发出的荧光信号;
[0075] Johann探测器机构303:用于安装Johann型光谱仪3的Johann探测器,并调整Johann探测器的位置,用于接受Johann弯晶单色化后的高能区荧光信号;
[0076] Johann样品台机构301、Johann弯晶机构302和Johann探测器机构303组成罗兰圆构型,如图14所示。
[0077] 显然的,基于上述,Johann样品台机构301、Johann弯晶机构302和Johann探测器机构303组成罗兰圆构型,并且Johann样品台机构301、Johann弯晶机构302和Johann探测器机构303位置均可调,可实现高能区同步辐射光束线的发射谱测试。
[0078] 本实施例中,参照图8,Johann样品台机构301包括由下至上依次设置均由电机驱动的X轴驱动机构四3012、Y轴驱动机构二3013、Z轴驱动机构四3014和R轴驱动机构三3015,Johann样品台安装在R轴驱动机构四3012的上端;
[0079] 显然的,基于上述,通过将样品安装在Johann样品台上,利用X轴驱动机构四3012、Y轴驱动机构二3013、Z轴驱动机构四3014和R轴驱动机构三3015来调整样品的位置,以使得同步辐射光束精准照射在所需测试样品上。
[0080] 本实施例中,参照图4、图9和图10,Johann弯晶机构302包括均由电机驱动的Z轴驱动机构五和多组球面弯晶机构3023,Z轴驱动机构五靠近Johann样品台机构301的一侧设有球面弯晶机构安装台3022,多组球面弯晶机构3023设置在球面弯晶机构安装台3022上端靠近Johann样品台机构301的一侧;
[0081] 具体的,参照图9和图10,Z轴驱动机构五包括支撑架213,支撑架213靠近Johann样品台机构301的一侧设有螺杆214,螺杆214的下端设有驱动电机30211,驱动电机30211的转轴通过锥齿轮与螺杆214传动连接,支撑架213位于螺杆214的两侧设有导轨30212,球面弯晶机构安装台3022对应螺杆214的位置处设有驱动块30215,驱动块30215通过开设的上下贯穿的螺纹孔与螺杆214连接,球面弯晶机构安装台3022对应导轨30212的位置处设有滑块30216,滑块30216与导轨30212可滑动连接。
[0082] 具体的,参照图11和图12,球面弯晶机构3023为五组,球面弯晶机构3023包括由下至上依次设置均有电机驱动的X轴驱动机构六30231、R轴驱动机构四30232、Z轴驱动机构七30233和侧摆轴驱动机构30234,Johann弯晶安装在侧摆轴驱动机构30234的上端。
[0083] 显然的,基于上述,Johann弯晶机构302可通过Z轴驱动机构五、X轴驱动机构六30231、R轴驱动机构四30232、Z轴驱动机构七30233和侧摆轴驱动机构30234根据所需要测试的特征荧光信号,调整五个球面弯晶机构的高度,进而调整不同的布拉格衍射角度,实现对所需测试的特征荧光信号的单色化分离。
[0084] 本实施例中,参照图13,Johann探测器机构303包括均由电机驱动的Z轴驱动机构六3031和X轴驱动机构五3032,X轴驱动机构五3032设在Z轴驱动机构六3031靠近Johann弯晶机构302的一侧,Johann探测器与X轴驱动机构五3032连接。
[0085] 显然的,基于上述,Johann探测器机构303可通过调节Z轴驱动机构六3031和X轴驱动机构五3032来保证Johann探测器位于所测样品的正上方,同时保证所测样品、球面弯晶、Johann探测器三者之间保持为所需的罗兰圆空间关系,Johann探测器接受柱面弯晶单色化后的特征荧光信号,完成谱图测试
[0086] 本实施例中,参照图2,真空规安装管的侧壁处设有观察窗104。
[0087] 显然的,基于上述,通过观察窗104可观察Si3N4真空窗口105的工作状态。
[0088] 作为本申请的又一实施例,本实施例提出了一种控制系统,包含上述串联式全能区发射谱光谱仪任意一种方案,控制系统包括控制器,控制器的信号输出端与Von Hamos型光谱仪2和Johann型光谱仪3内的各个电机信号输入端连接。
[0089] 显然的,基于上述,通过控制器可实现光谱仪中各部分电机的输出控制,从而实现Von Hamos型光谱仪2和Johann型光谱仪3内的各部件的位置调整。
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