X光管是波長色散型X射線熒光光譜儀(WD-XRF)核心的部件之一,,其性能很大程度影響了整個儀器的最終性能,。影響光管的性能的主要參數(shù)有功率,電壓,,電流,,鈹窗膜厚度,陽極靶材,,陰極燈絲等,。
圖1,為光管的結(jié)構(gòu)示意圖,,在高壓下,電子從燈絲表面逸出,,在電場作用下,,打到陽極靶材上,激發(fā)出初級X射線,,在這個過程中,,電子動能99%轉(zhuǎn)化成熱能,所以需要不斷對光管進(jìn)行冷卻,。
X光管結(jié)構(gòu)示意圖
市面上WD-XRF的X光管有不同功率的型號,。目前,,大型的WD-XRF最常見的一般以3KW(或4KW)為主,也有1KW,、2.4KW等小功率,。其最主要的區(qū)別是對元素激發(fā)效果不同,功率越大,,激發(fā)效果越好,,特別是對輕元素的激發(fā)。
圖2 X射線熒光強(qiáng)度與功率
X光管的電壓電流也是很重要的性能指標(biāo),。電壓的作用一般是對元素進(jìn)行激發(fā),,其設(shè)置最佳激發(fā)電壓應(yīng)高于元素臨界激發(fā)電位的 4 ~ 10 倍。電流的作用為提高元素的熒光產(chǎn)額,。受限于X光管的最大功率,,對于重元素需要大電壓,低電流的激發(fā)條件,。對于輕元素需要低電壓和大電流的激發(fā)條件,。圖3為元素?zé)晒鈴?qiáng)度與電壓電流的關(guān)系。
圖3 X射線熒光強(qiáng)度與電壓電流之間的關(guān)系
Be(鈹)窗膜的厚度很大程度上影響初級X射線的強(qiáng)度,,Be(鈹)窗膜越厚,,對初級X射線吸收作用越強(qiáng)。X射 線光管的Be窗膜不斷向超薄發(fā)展,。其目的是為了在相同功率下獲得更大的激發(fā)強(qiáng)度 (節(jié)能環(huán)保),。目前,市面上最薄的Be(鈹)窗膜的厚度在30μm,。由圖2可知,,在功率一定下,窗膜越薄,,元素的激發(fā)效果越好,,特別針對輕元素和超輕元素,其激發(fā)效果有1.5倍左右的提升,。
X光管的靶材常見的是Rh靶,,其特征譜線Rh Kα和RhLα線,能對全元素段有很好的激發(fā),。Rh靶的弊端在于會對Rh附近元素(比如Ag,、Cd等)的測試會有干擾,需要儀器采用特殊的濾光片,,消除靶材譜線的干擾,,才能進(jìn)行測試。X光管也有其他靶材(比如Mo,、W,、Cr等)的配置,,但是目前市面上很少應(yīng)用于(WD-XRF),在此略過,。
對于WD-XRF的X光管,,上述的結(jié)構(gòu)很大程度影響了,產(chǎn)生的初級X射線的強(qiáng)度,,對被測樣品的激發(fā)效果,。X光管另外的核心的要求就是其X射線強(qiáng)度的穩(wěn)定性,只有強(qiáng)度穩(wěn)定,,才能保證分析結(jié)果的穩(wěn)定,。
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