X射线激发发射光谱仪的设计及实现

基于时间相关单光子计数原理的探测系统,设计并实现了一种新型的X射线激发发射光谱仪,以有效探测高能X射线激发闪烁体的发光强度(尤其是微弱的发光)及相关的余辉特性测量。通过对常见的Cs I(Tl)、LYSO(Ce)闪烁晶体和Tb3+激活硅酸盐闪烁玻璃等的测试结果表明,所研制的X射线激发发射光谱仪能很好地满足闪烁材料的研发需要。     

闪烁晶体光谱特性多参数综合测试技术研究

针对山西长城微光器材股份有限公司新型闪烁晶体材料的研制需求,研究了一种针对某闪烁晶体受X射线激发后光谱响应的多参数综合光电检测系统。通过系统的光谱输出接口直接测试闪烁晶体的射线转换光谱,通过电压输出接口测试PIN光敏二极管输出的光伏电压,进而采用等效电路法计算闪烁晶体的荧光逸出功率。测试结果表明,荧光逸出效率随X射线管电流的增大而减小。本研究对其他闪烁晶体光谱特性的测试具有借鉴价值。     

微柱状CsI闪烁薄膜热蒸发生长工艺

采用真空热蒸发法在石英玻璃基片上制备了具有特殊微柱状结构的碘化铯闪烁薄膜。运用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和荧光光谱仪分别对碘化铯薄膜的形貌、结构及发光性能等进行了表征与分析。结果表明:在基片温度为260℃、沉积速率为3 nm.s-1时,所生长的碘化铯薄膜具有理想的微柱形貌、沿(110)晶面的择优取向和良好的透射性能;紫外光激发下,发射主峰为438 nm,X射线激发下,发射主峰为315nm,说明短波段发射峰需要的激发能量较高,而长波段发射峰对紫外光激发更为敏感。     

基于光电阴极的超快X射线源设计及调制性能研究

为解决基于热阴极的传统X射线管灯丝发射结构脆弱、能量效率低以及散热等问题,设计了一种新型光控脉冲X射线管装置。通过光电阴极与光源的参数匹配,选择蓝光波段量子效率高的S20阴极与波长为460 nm的LED光源。模拟计算确定X射线管整体结构设计。最终实现最大2.37 mA的管电流,光电阴极电子发射效率为0.288 mA/lm,出射X射线能量0～25 keV可调。另外,基于光控脉冲X射线管出射X射线强度易调制的特性,进行不同频率加载信号还原实验和任意X射线轮廓还原实验。     

掠发射X射线荧光强度的实验研究

文章探讨掠发射 X射线荧光强度与 X射线管阳极高压的关系。依据实验结果 ,掠发射 X射线荧光强度随 X射线管阳极高压的增大而增加 ,因此采用高的 X射线管阳极高压 ,有利于减小 X射线荧光的测量时间 ,提高掠发射 X射线荧光分析的速度     

原级X射线谱强度分布的定量测定

本文提出了衍射或荧光分析用的X射线管原级X射线谱强度分布的定量测定方法。在带有正比、闪烁计数管的衍射仪上用LiF分光晶体进行展谱测定。实验测定强度经校正计算还原为X射线管窗口处的强度。对荧光X射线管还应测定几个射线束方向的原级谱加以平均求得有效原级谱。分析了原级X射线谱数据的误差及其对基本参数法等实际应用的影响。 关键词：     

基于光子筛的软X光谱仪

 介绍了采用新型软X光谱学光子筛作为分光元件的软X光谱仪的原理和结构参数设计。新谱仪理论测量范围为100 eV~2 keV,光谱分辨力达0.35 nm。应用该谱仪在SILEX-Ⅰ装置上测量了飞秒激光与固体铜靶相互作用产生的X射线发射谱。实验结果表明,该谱仪主要性能指标达到设计要求,适合于激光与等离子体相互作用产生的软X射线研究。     

一种基于热释电效应的X射线荧光分析谱仪

利用热释电晶体实现了一个X射线激发源,并以此激发源和高能量分辨率的硅漂移探测器构建了一个X射线荧光分析谱仪。首先通过分析计算热释电晶体厚度和靶厚度对产生X射线的影响选定了激发源的设计参数;然后测量了激发源发射的X射线本底,其能量范围在1～27 keV,包含有Cu和Ta的特征X射线,最大强度在每秒3 000个计数以上,对本底的测量同时显示出谱仪的探测器部分对Cu的8.05 keV特征峰的分辨率达到210 eV,具有很高的能量分辨率;最后使用该谱仪测试了Fe,Ti和Cr等三种单质样品和高钛玄武岩样品,测试结果表明该谱仪可以有效的分析出样品的元素成分。由于这种X射线荧光分析谱仪的各组成部分体积都很小,进一步便携化后非常适合于非破坏、现场和快速的元素分析场合。     

Al窗Ag靶微型透射式X射线管模拟与性能分析

微型透射式X射线管广泛应用于能量色散X射线荧光分析领域,具有体积小、功耗低、X射线发射效率高等特点,可作为手持式X射线荧光分析仪器的激发源。目前常用铍(Be)作为出射窗材料,成本高,而且有毒性。同时为减少低能散射射线,在射线管前端放置铝(Al)作为过滤窗。本文拟采用Al为微型透射式X射线管出射窗材料,透射高能射线,屏蔽低能散射射线,降低制作成本和难度。文中采用蒙特卡洛模拟软件MCNP5模拟计算不同银(Ag)靶厚度和Al窗厚度的X射线管输出谱。结果表明,Al窗对低能射线的屏蔽作用强于对高能射线的屏蔽作用,在Al窗厚度超过1.5 mm时,低能射线完全被屏蔽,高能射线有部分透射。通过和已有研究成果[1,5]对比分析,在Ag靶厚度为2 μm,Al窗厚度为0.8 mm时,低能射线所占的比例仅为0.087 8%,高能射线产生率为0.002 73%,既能有效屏蔽低能射线,又能保证高能射线较高的出射率,能够满足野外现场能量色散 X射线荧光分析的需要。     

平焦场光栅光谱仪

 介绍了用于X光能谱测量研究的平焦场凹面光栅光谱仪的原理、结构及象差校正的设计方法。利用2 400L/mm的变栅距光栅设计和建立了一台平焦场光栅光谱仪，其测谱范围为1.5～10nm。通过在星光装置上利用该谱仪测量C10H16O6等离子体的发射谱线，对谱仪进行了实验考核，表明该谱仪分辨率达到0.02nm。并成功应用于辐射加热等离子体的吸收谱测量研究中。     

Chemical Effect Analyses of 3dElements by Study of X-Ray Fluorescence Spectra

Spectra of K X-rays emitted from pure 3d transition metals and their oxide and sulfate compounds were measured using a single crystal wavelength dispersive X-ray spectroscopy (WDXRF). The measurements were performed using a ZSX-100e sequential spectrometer equipped with an Rh X-ray tube operated. An accurate analytical representation of each line was obtained by a fit to a Lorentz function. The spectra were analyzed in order to examine the K X-ray peak parameters such as asymmetry index, peak energy and relative intensity ratios. The energy shifts and relative intensities weredetermined tobetter understand the chemical effect.     

自制CCD光谱仪

根据多年教学经验，把传统光栅光谱仪用现代技术进行改造，自制了一套CCD光谱仪．此仪器克服了传统光谱研究的方法——照相法、光电法的缺点，并能同时采集各个波长点的数据，串行地传输给计算机．由计算机对这些数据进行图像处理，实现了光谱的快速分析．实践证明：该仪器比购买的多功能光栅光谱仪在教学中有更多的独特优点。     

胭脂红分子结构的量子化学计算及荧光光谱机理研究

运用Gaussian 09W量子化学程序包,对胭脂红分子进行基态和激发态几何结构构型优化,计算得到激发态电子结构、分子前线轨道和发射光谱等信息;应用英国Edinburgh FLS920P 光谱仪,实验测定胭脂红溶液的荧光光谱。比较荧光发射光谱的计算值与实验值,吻合较好,说明优化所得构型基本合理。进一步对比胭脂红分子基态和激发态结构,分析荧光光谱产生的机理,发现胭脂红分子激发态几乎呈平面结构,为强荧光物质,其荧光由139→137轨道的跃迁产生。     

Scintillator characterization using the LBL pulsed X-ray facility

We have developed a bench-top pulsed X-ray system for measuring scintillation properties of compounds in crystalline or powdered form. The source is a light-excited X-ray tube that produces 40 X-ray photons (mean energy 18.5 keV) per steradian in each 100 pps fwhm pulse. The repetition rate is adjustable from 0 to 10⁷ pulses per second. The fluorescent emanations from the X-ray excited samples are detected with either a sapphire-windowed microchannel plate photomultiplier tube (spectral range 150–650 nm, transit time jitter 40 ps fwhm) or a quartz-windowed GaAs(Cs) photomultiplier tube (spectral range 160–930 nm, transit time jitter 4 ns fwhm). Decay curves are acquired using a TDC having 40 ps fwhm resolution over an 84 ms dynamic range. A computer controlled monochromator can be inserted into the optical path to measure the emission spectrum or wavelength resolved decay time. A computer-controlled sample changer allows up to 64 samples to be measured without intervention.     

Continuous spectrum generated by the excited dental X-ray tube

The continuous X-ray spectral profiles have been successfully produced using the excited dental X-ray tube, where used dental X-ray tube was employed in the experimental setup. The effect of parameters on the continuous spectrum is investigated, whereas the major parameters are the anode current and adjustable voltage. It was found that the optimum conditions for the threshold voltage were three times higher than the highest energy absorption edge with tungsten anode target on the spectral distribution of radiation energy, which was increased, and the short wavelengths limitation obtained are 1.03, 0.73, 0.59, 0.48 and 0.46 Å.. The relative sensitivity is increased from 12 to 25 kV, and it is decreased at 26 and 27 kV. The intensity near the short wavelength is increased by the double voltage value.     

上海光源XAFS线站时间分辨X射线激发发光谱实验系统

介绍了上海光源XAFS线站（BL14W1）的时间分辨X射线激发发光光谱（TRXEOL）实验系统。该系统基于时间相关单光子计数法的原理设计,以同步辐射光源的脉冲特性及其良好的时间结构为基础,通过集成定时系统、光谱仪系统和核电子学系统,在国内同步辐射装置上首次实现了TRXEOL实验方法。定时系统提供同步触发电脉冲,用来标志X射线脉冲打到样品上的时刻,同步精度约6 ps,延时分辨率5 ps;光谱仪经光电探测器把样品发光信号转换成电脉冲,核电子学系统对定时电脉冲和发光电脉冲之间的时间差进行统计分析,可得到样品的发光衰减曲线,再结合光谱仪的扫描控制和数据获取系统,可得到样品的TRXEOL光谱。利用该实验系统可以测量发光样品的普通XEOL光谱、发光衰减曲线和TRXEOL光谱。用ZnO纳米线样品,进行了实验验证。实验得到的普通XEOL光谱能够明显区分该样品在390和500 nm处的两个发光中心;得到的发光衰减曲线能够区分小于2 ns的快发光过程和200 ns的慢发光过程;分别在0～1, 2～200和0～200 ns时间窗口内测量得到了ZnO纳米线样品的TRXEOL光谱,在这3个发光时间带内得到了对应的发光信息;ZnO纳米线样品发光衰减曲线快发光峰的半高宽约为0.5 ns,证明了TRXEOL系统的最小时间分辨率小于1 ns。该系统在国内同步辐射装置上提供了用于研究发光材料的TRXEOL实验方法,该方法与发光模式的XAFS方法相结合,可更深入的研究发光材料的发光行为。整个实验平台操作简便、工作稳定可靠,不仅为发光材料的研究提供了研究手段,还为进一步开展发光模式XAFS和TRXEOL成像等实验方法提供技术前提。     

微秒级时间分辨傅里叶变换红外光谱激发系统研究

本文阐述了自行研制的、与FTIR仪器连接运行的时间分辨FTIR系统,包括光激发和电场激发两套系统。检验和测试了系统的工作参数和性能,获得了微秒-毫秒级时间分辨光谱图。     

X射线荧光光谱法测定防辐射用硼酸钙中硼的含量

用高温熔融方法制样,以烧失量做固定相,以三氧化二硼做平衡相,采用波长色散X射线荧光光谱仪Omnian无标样定量分析法测定防辐射用硼酸钙中硼的含量。通过精密度和准确度实验结果表明,该方法速度快、准确度高、稳定性好。     

Z箍缩等离子体X射线凸晶谱仪

 针对波长为0.3~0.5 nm的喷气箍缩等离子体X射线诊断,研制了一种适用的高空间分辨的晶体谱仪。色散元件采用云母（002）凸面晶体,布拉格角为37°,信号采用X射线胶片进行接收,有效接收面积为30 mm×80 mm。物理实验在“阳”加速器装置上进行,胶片获得了氩喷气K,L壳层光谱信号,其光谱范围较宽,为0.31~0.40 nm。经解谱发现,类氦谱线有明显的基底,用最小二乘法拟合包络曲线去噪处理后,得到类氦谱线光谱分辨力为200~300。实验结果表明,该谱仪获得的X射线测量值与理论值相符,适合喷气箍缩等离子体X射线光谱的诊断。