陶 迪, 鄧賽文, 王笑笑, 周 超

(1.國家地質(zhì)實驗測試中心, 北京 100037； 2.浙江省地質(zhì)礦產(chǎn)研究所, 浙江 杭州310007； 3.鋼研納克檢測技術(shù)有限公司, 北京 100094)

ZSX100e型X射線熒光光譜儀光路系統(tǒng)故障分析

陶 迪1, 鄧賽文1, 王笑笑2, 周 超3

(1.國家地質(zhì)實驗測試中心, 北京 100037； 2.浙江省地質(zhì)礦產(chǎn)研究所, 浙江 杭州310007； 3.鋼研納克檢測技術(shù)有限公司, 北京 100094)

X射線熒光光譜分析具有分析元素范圍廣、分析含量范圍寬、分析精度高、重現(xiàn)性好等優(yōu)點，屬于非破壞性分析，可進行薄膜的組分和厚度的分析，易于實現(xiàn)自動化及在線分析，被廣泛應(yīng)用于電子和磁性材料、化學(xué)工業(yè)、陶瓷和水泥工業(yè)、鋼鐵工業(yè)、非鐵合金、地質(zhì)礦產(chǎn)、石油和煤、環(huán)境等領(lǐng)域。X射線熒光光譜儀基本由五大部分組成，即激發(fā)系統(tǒng)、分光系統(tǒng)、探測系統(tǒng)、儀器控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等。分光系統(tǒng)是對來自樣品元素的特征譜線進行分辨和限制，除了主要部件分光晶體外，還有視野光欄、準直器和衰減器等。分光系統(tǒng)中的視野光欄故障會造成光路系統(tǒng)初始化錯誤，以及X射線強度異常，會導(dǎo)致X射線熒光光譜儀不能正常工作。

圖1為ZSX100e型X射線熒光光譜儀光路系統(tǒng)的示意圖。由示意圖可以看出，衰減器或前視野光欄是光路系統(tǒng)的一個重要組成部分，它是在不改變激發(fā)條件的情況下，用某種吸收材料吸收或減少光通量的辦法衰減進入探測器的X射線強度。ZSX100e型X射線熒光光譜儀是采用減少光通量的辦法。當(dāng)前視野光欄未處于正確的位置時，會造成儀器初始化無法完成、X射線強度嚴重下降等故障，儀器無法正常工作。本文分析了因前視野光欄故障造成儀器無法正常使用的原因，并提出了解決辦法。

圖 1 ZSX100e型X射線熒光光譜儀光路系統(tǒng)的示意圖1—X射線管；2—初級濾光片；3—進樣裝置；4—樣品盒；5—衰減器或前視野光欄；6—后視野光欄；7—準直器。

1 初始化無法順利完成，出現(xiàn)視野光欄初始化超時報警

ZSX100e型X射線熒光光譜儀在正常分析樣品完成后，關(guān)閉儀器，重新進行初始化時，出現(xiàn)初始化不正常。

分析：經(jīng)過對操作人員詢問，得知在出現(xiàn)故障前進行了實際樣品或標樣的小面積分布分析，各種操作均正常，但在正常關(guān)機并重新啟動時初始化無法順利完成，出現(xiàn)視野光欄初始化超時報警的現(xiàn)象。根據(jù)儀器工作原理判斷，可能是視野光欄不能正常移動，導(dǎo)致在一定時間內(nèi)未能確定初始化位置，出現(xiàn)初始化不正常報警。

處理：在關(guān)機的狀態(tài)下，轉(zhuǎn)動視野光欄的指示羅盤，發(fā)現(xiàn)前視野光欄移動軸出現(xiàn)了停滯現(xiàn)象，無法正常左右移動。通過拆開光路調(diào)節(jié)部分的前后真空密封蓋[1]，在靜態(tài)情況下觀察，發(fā)現(xiàn)前視野光欄移動軸出現(xiàn)了抱死現(xiàn)象，不能正常工作。因此，考慮拆下視野光欄調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行清理以解決此問題(如圖1)。在取出視野光欄調(diào)節(jié)器后，擦拭軸和卡扣位置(如圖2)，用酒精紗布將其清理干凈，使之能夠正常移動。然后按拆下的相反方式將調(diào)節(jié)器安裝到位，開機初始化，整體儀器可正常初始化。

圖 1 后窗觀察的調(diào)節(jié)系統(tǒng)

圖 2 光欄調(diào)節(jié)器

2 X射線強度下降嚴重

ZSX100e型X射線熒光光譜儀在分析樣品時，X射線強度僅為正常測量強度的1/10左右，分析不能正常進行。分析：出現(xiàn)該現(xiàn)象前，已經(jīng)針對故障1

進行了相應(yīng)處理。根據(jù)X射線儀器的工作原理[2]，X射線有效接收面積的大小直接影響X射線熒光的強度，兩者成正相關(guān)。因為在故障1的處理過程中并沒有觸碰ZSX100e其他部件，所以初步判斷故障原因有可能是在修理完視野光欄驅(qū)動部件后，在安裝過程中定位發(fā)生了偏移，造成初始化完成后視野光欄位置并沒有回到真正的初始化位置，實際的接收面積與設(shè)置的視野光欄大小不一致引起了X射線強度嚴重下降。

處理：經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，前視野光欄移動軸的初始化

位置由于上次維修安裝沒有回到真正的初始位置，使初始化后前視野光欄停留在1/10的衰減位置(如圖3所示)，有效接收面積變小，強度減少，造成X射線強度嚴重下降(僅為正常測量強度的1/10左右)。在關(guān)機情況下，松開視野光欄驅(qū)動馬達和調(diào)節(jié)裝置的聯(lián)接器，在脫齒的情況下將視野光欄移回到初始位置，然后鎖上聯(lián)接器，開機試驗，測量X射線強度后系統(tǒng)恢復(fù)正常。

圖 3 前視野光欄位置圖

3 結(jié)語

隨著使用年限的增加，儀器會在使用中出現(xiàn)不少故障，故障出現(xiàn)的頻率也有所增加。儀器維護人員要自己動手修理進口儀器設(shè)備，必須對X射線熒光光譜儀五大組成部分工作原理和各部件的作用有充分的了解，從原理上進行故障現(xiàn)象分析便于維修人員找到故障的問題所在，如X射線沒有強度(強度很低)可以先從探測器入手，由PC和SC兩個探測器的狀況來判斷X射線發(fā)生激發(fā)系統(tǒng)是否正常(通常情況下不可能兩個探測器同時損壞)。X射線強度不夠或下降可以考慮分光系統(tǒng)，逐步排查各個機械部件的驅(qū)動情況，以便盡快找到問題所在，切實提高維修維護水平，大幅提高設(shè)備的使用效率。

[1] 梁鈺.X射線熒光光譜分析基礎(chǔ)[M].北京：科學(xué)出版社，2007:26-33.

[2] 梁國立,馬光祖,鄧賽文. X射線熒光分析原理與入門[Z].理學(xué)電機工業(yè)株式會社應(yīng)用研究中心.

2014-05-29；

2014-06-23； 接受日期： 2014-07-08

國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(2012YQ050076)

陶迪，助理工程師，從事X射線熒光光譜分析技術(shù)研究。E-mail： taodi@foxmail.com。

0254-5357(2014)05-0773-02