一种XRF分析仪滤光片的切换装置、其切换方法和用途

技术领域

本发明属于检测技术领域，涉及XRF分析仪滤光片的切换装置，尤其涉及一种XRF分析仪滤光片的切换装置、其切换方法和用途。

背景技术

固体废弃物对土地、水源和空气均造成了污染，其中的重金属成分是判定污染严重程度的重要依据。为了对固体废弃物中的微量重金属的精确检测，通常采用ICP、XRF和LIBS等方法进行测定，其中XRF具有使用简便和易于实施等特点，成为检测固废重金属的重要手段。XRF一般指X射线荧光光谱分析，是利用初级X射线光子或其他微观离子激发待测物质中的原子，使之产生荧光(即次级X射线)而进行物质成分分析和化学态研究的方法。

根据XRF的测试原理，被测样品在受到X光激发后，样品产生激光光谱，不同种类、不同含量的元素产生的能谱在波长和能级上不同，通过接收器对能谱光子进行计数后，转换为计数值，从而得知各元素的含量。

在实际检测中，只需要测量一至两种元素的含量，其他非被测元素在能谱图中对主测元素形成了背景噪声，能谱图不易区分，影响主测元素的测量精度。为提高测量分析精度，可采用对非被测元素的入射X光进行降低能级，从而突出被测元素的激发效应。

CN202330316U公开一种准直器的自动更换结构，包括有准直器座、安装于准直器座上复数个具有不同滤光片的准直器和准直器更换装置，所述准直器更换装置包括有螺杆、导轨和步进电机，其中，上述准直器座可滑动式安装于上述导轨上，上述准直器沿导轨方向并排安装于准直器座上，上述螺杆一端连接于上述步进电机输出轴上，其另一端连接于上述准直器座上，步进电机带动螺杆转动时，准直器座沿导轨滑动。但是存在定位不准确，不能改善激发谱的重峰叠峰等。

现有滤光片的切换装置均存在结构复杂和自动性差的问题，因此，如何在保证滤光片的切换装置具有结构简单和自动性高的情况下，能够实现自动控制更换滤光片，成为目前迫切需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种XRF分析仪滤光片的切换装置、其切换方法和用途，通过传动件带动滑动件在滑槽内滑动，从而实现不同通道口的使用，并通过定位传感器对通道口进行定位，避免定位不准的问题，具有结构简单和实施方便等特点。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种XRF分析仪滤光片的切换装置，所述的切换装置包括设置于XRF分析仪上的导轨，所述导轨内设置有内嵌式的滑槽；所述切换装置还包括嵌入设置于所述滑槽的滑动件，所述滑动件包括沿长度方向依次对接的齿条板和滤光板，所述齿条板上设置有齿槽，所述滤光板上沿长度方向开设有至少两个通道口，所述通道口上设置有滤光片；所述滑槽上设置有定位传感器，所述定位传感器用于定位所述滤光板上通道口的位置；所述齿条板传动连接有驱动件，所述驱动件与齿槽咬合带动滑动件在滑槽内滑动。

本发明利用驱动件与齿条板上齿槽的咬合，并配合定位传感器进一步地提高通道口位置的准确度，从而实现自动控制滤光片的切换，提高XRF测量重金属元素含量的准确度，通过选择不同材质的滤光片，如铜、锌和镍等材质，可明显改善激发谱的重峰叠峰等现象，具有结构简单、操作方便和适用性强等特点。

作为本发明的一个优选技术方案，位于所述滤光板的上方，所述导轨上固定设置有准直器支架，所述准直器支架上开设有入射孔，所述入射孔用于通过射线照射通道口，所述定位传感器位于所述入射孔位置。

优选地，所述入射孔居中开设于所述的准直器支架上。

优选地，所述准直器支架通过至少两个定位螺栓固定设置于所述导轨。

作为本发明的一个优选技术方案，所述齿条板和滤光板通过凹槽相互嵌合对接。

优选地，所述齿条板和滤光板通过螺栓固定连接。

需要说明的是，本发明对齿条板和滤光板的螺栓固定连接方式不做具体要求和特殊限定，本领域技术人员可根据操作需求合理选择，例如，齿条板和滤光板通过固定螺栓连接。

作为本发明的一个优选技术方案，所述齿条板上齿槽的中心距为3～3.4mm，例如，中心距为3.0mm、3.1mm、3.2mm、3.3mm或3.4mm。

优选地，所述齿条板上齿槽的深度为1.3～1.7mm，例如，深度为1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm或1.7mm。

优选地，所述齿条板的材质包括不锈钢。

作为本发明的一个优选技术方案，所述的通道口在滤光板上开设有四个。

优选地，所述通道口在滤光板上沿长度方向呈一排排布。

优选地，所述通道口处设置有安装凸台，所述安装凸台用于放置滤光片。

优选地，相邻所述通道口上滤光片的材质相同或不同。

优选地，所述滤光板的材质包括聚氨酯。

作为本发明的一个优选技术方案，所述驱动件包括电机，所述电机通过联轴器连接有传动齿轮，所述传动齿轮与所述齿条板上的齿槽咬合。

优选地，所述传动齿轮上齿槽的数量为50～60个，例如，数量为50个、51个、52个、53个、54个、55个、56个、57个、58个、59个或60个，进一步优选为57个。

优选地，所述传动齿轮与齿条板的咬合齿数为4～8个，例如，齿数为4个、5个、6个、7个或8个，进一步优选为6个。

作为本发明的一个优选技术方案，所述电机上设置有减速器，所述减速器的减速比为1:(6～8)，例如，减速比为1:6、1:7或1:8，进一步优选为1:7。

优选地，所述电机为两相四拍步进电机。

优选地，所述滑动件位于齿条板的一端设置有机械限位件。

本发明通过在齿条板的一端设置机械限位件，对驱动件进行限位保护，从而能够避免滑动件从该侧滑轨上滑落；但本发明未在滤光板一侧设置机械限位件，滑动件能够通过该侧将滑动件划出，如需更换滤光片，使用工具进行更换。

优选地，靠近所述机械限位件，所述导轨上设置有与驱动件电性连接的光电限位器。

本发明通过设置光电限位器，进一步地避免驱动件带动滑动件滑落的问题发生。

作为本发明的一个优选技术方案，所述的切换装置还包括控制器，所述控制器分别独立电性连接所述的定位传感器和驱动件，所述控制器用于接收所述定位传感器发出的反馈信号，并反馈控制驱动件的转动。

本发明中控制器接收定位传感器的信号，从而控制驱动件转动使通道口与入射孔对齐，例如，传动齿轮顺时针转动，带动齿条板向左移动，传动齿轮逆时针转动，带动齿条板向右移动，通过该方式带动滑动件滑动，使通道口与入射孔对齐。测试完毕后，控制器控制电机中传动齿轮逆时针旋转，齿条板和滤光板依次检测到定位传感器信号后，回到原始位。

优选地，所述定位传感器为霍尔传感器。

优选地，所述霍尔传感器的信号类型为NPN或DC24V型。

第二方面，本发明提供了一种采用如第一方面所述的XRF分析仪滤光片的切换装置的切换方法，所述的切换方法包括：

在滤光板的通道口上放置滤光片，驱动件带动滑动件在滑槽内滑动，定位传感器对滤光片进行定位，对各个滤光片进行切换检测。

第三方面，本发明提供了一种如第一方面所述的XRF分析仪滤光片的切换装置的用途，所述的切换装置用于测量废渣中金属含量领域。

本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明利用驱动件与齿条板上齿槽的咬合，并配合定位传感器进一步地提高通道口位置的准确度，从而实现自动控制滤光片的切换，提高XRF测量重金属元素含量的准确度，通过选择不同材质的滤光片，如铜、锌和镍等材质，可明显改善激发谱的重峰叠峰等现象，具有结构简单、操作方便和适用性强等特点。

附图说明

图1为本发明一个具体实施方式中提供的一种XRF分析仪滤光片的切换装置的结构示意图；

图2为本发明一个具体实施方式中提供的滑动件的结构示意图；

图3为本发明一个具体实施方式中提供的驱动件的结构示意图。

其中，1-机械限位件；2-光电限位器；3-联轴器；4-电机；5-传动齿轮；6-导轨；7-齿条板；8-滑槽；9-固定螺栓；10-定位螺栓；11-定位传感器；12-入射孔；13-准直器支架；14-通道口；15-滤光片；16-滤光板。

具体实施方式

需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在一个具体实施方式中，本发明提供了一种XRF分析仪滤光片15的切换装置，如图1和图2所示，所述的切换装置包括设置于XRF分析仪上的导轨6，导轨6内设置有内嵌式的滑槽8；切换装置还包括嵌入设置于所述滑槽8的滑动件，滑动件包括沿长度方向依次对接的齿条板7和滤光板16，齿条板7上设置有齿槽，滤光板16上沿长度方向开设有至少两个通道口14，通道口14上设置有滤光片15；滑槽8上设置有定位传感器11，定位传感器11用于定位所述滤光板16上通道口14的位置；齿条板7传动连接有驱动件，驱动件与齿槽咬合带动滑动件在滑槽8内滑动。

本发明利用驱动件与齿条板7上齿槽的咬合，并配合定位传感器11进一步地提高通道口14位置的准确度，从而实现自动控制滤光片15的切换，以适应更换滤光片15激发二次能谱的方式提高主测元素测量精度，具有结构简单、操作方便和适用性强等特点。

进一步地，位于滤光板16的上方，导轨6上固定设置有准直器支架13，准直器支架13上开设有入射孔12，入射孔12用于通过射线照射通道口14，定位传感器11位于入射孔12位置。更进一步地，入射孔12居中开设于所述的准直器支架13上，准直器支架13通过至少两个定位螺栓10固定设置于所述导轨6。

进一步地，齿条板7和滤光板16通过凹槽相互嵌合对接，更进一步地，齿条板7和滤光板16通过螺栓固定连接，可选地，齿条板7和滤光板16通过固定螺栓9连接。

进一步地，齿条板7上齿槽的中心距为3～3.4mm，深度为1.3～1.7mm，齿条板7的材质包括不锈钢。

进一步地，通道口14在滤光板16上开设有四个，通道口14在滤光板16上沿长度方向呈一排排布。通道口14处设置有安装凸台，安装凸台用于放置滤光片15。更进一步地，相邻通道口14上滤光片15的材质相同或不同，滤光板16的材质包括聚氨酯。

进一步地，如图3所示，驱动件包括电机4，电机4通过联轴器3连接有传动齿轮5，传动齿轮5与所述齿条板7上的齿槽咬合。传动齿轮5上齿槽的数量为50～60个，进一步优选为57个。传动齿轮5与齿条板7的咬合齿数为4～8个，进一步优选为6个。

进一步地，电机4上设置有减速器，减速器的减速比为1:(6～8)，进一步优选为1:7。电机4为两相四拍步进电机4。

进一步地，滑动件位于齿条板7的一端设置有机械限位件1，本发明通过在齿条板7的一端设置机械限位件1，从而能够避免滑动件从该侧滑轨上滑落；但本发明未在滤光板16一侧设置机械限位件1，滑动件能够通过该侧将滑动件划出，从而根据检测要求更换滤光片15。

进一步地，靠近机械限位件1，导轨6上设置有与驱动件电性连接的光电限位器2。本发明通过设置光电限位器2，进一步地避免驱动件带动滑动件滑落的问题发生。

进一步地，切换装置还包括控制器，控制器分别独立电性连接定位传感器11和驱动件，控制器用于接收定位传感器11发出的反馈信号，并反馈控制驱动件的转动。更进一步地，定位传感器11为霍尔传感器，信号类型为NPN或DC24V型。

本发明中控制器接收定位传感器11的信号，从而控制驱动件转动使通道口14与入射孔12对齐，例如，传动齿轮5顺时针转动，带动齿条板7向左移动，传动齿轮5逆时针转动，带动齿条板7向右移动，通过该方式带动滑动件滑动，使通道口14与入射孔12对齐。

在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种采用上述的XRF分析仪滤光片15的切换装置的切换方法，所述的切换方法包括：

在滤光板16的通道口14上放置滤光片15，驱动件带动滑动件在滑槽8内滑动，定位传感器11对滤光片15进行定位，对各个滤光片15进行切换检测。

本应用例提供了利用一个具体实施方式中的XRF分析仪滤光片15的切换装置进行测量固废行业中酸浸渣中的锌含量，其中，所述的切换装置中，通道口14在滤光板16上开设有四个，A通道安装铅滤光片15，B通道安装银滤光片15，C通道安装镍滤光片15，D通道安装铜滤光片15，齿条板7上齿槽的中心距为3.2mm，深度为1.5mm，传动齿轮5上齿槽的数量为57个；传动齿轮5与齿条板7的咬合齿数为6个；减速器的减速比为1:7。

所述测量固废行业中酸浸渣中的锌含量的方法具体包括以下步骤：

XRF分析仪调整高频电源和X射线管的激发电压和管工作电流，经过预热后处于稳定的工作状态，打开SDD探测器接收数据。控制器控制电机4，使传动齿轮5顺时针旋转，滤光板16向左移动，当准直器支架13上的定位传感器11检测到A通道到位信号后，停止转动，此时A通道上下两个入射孔12应完全对齐。初级X射线照射在A通道的铅滤光片15上，由于铅对X射线有完全的阻挡作用，因此光探测器检测不到任何的光子光谱，全谱段的能级均为0。铅滤光片15用来初始化本装置，并进行初始定位。

控制器控制电机4上传动齿轮5顺时针旋转，滤光板16继续向左移动，当准直器支架13上的定位传感器11检测到B通道到位信号后，停止转动，此时B通道上下两个入射孔12应完全对齐。B通道的银滤光片15照射后，会激发银元素的二次X射线，SDD光探测器会在能谱图的中间位置检测到银元素的光子，并根据能级对管压和管流进行微调。通过银滤光片15的设置，再一次调整步进电机4的脉冲计数，同时校正X射线管和光接收器的工作状态，为测试主元素作好充分的准备。

控制器控制电机4上传动齿轮5顺时针旋转，滤光板16继续向左移动，当准直器支架13上的定位传感器11检测到C通道到位信号后，停止转动，此时C通道上下两个入射孔12应完全对齐。C通道的银滤光片15照射后，会激发镍元素的二次X射线，二次X射线能谱通过准直器的入射孔12光照射到酸浸渣上，激发出铅、砷等元素的光谱，并被SDD光探测器接收，计算出元素的含量。

控制器控制电机4上传动齿轮5顺时针旋转，滤光板16继续向左移动，当准直器支架13上的定位传感器11检测到D通道到位信号后，停止转动，此时D通道上下两个入射孔12应完全对齐。D通道的工作过程与C通道相同，可用来测镉、金或钨等元素的含量。

本发明利用驱动件与齿条板7上齿槽的咬合，并配合定位传感器11进一步地提高通道口14位置的准确度，从而实现自动控制滤光片15的切换，提高XRF测量重金属元素含量的准确度，通过选择不同材质的滤光片15，如铜、锌和镍等材质，可明显改善激发谱的重峰叠峰等现象，具有结构简单、操作方便和适用性强等特点。

申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。