ZSX Primus II型X射线荧光光谱仪测角仪故障处理与维护

刘江斌, 祝建国

(国土资源部 兰州矿产资源监督检验中心，甘肃 兰州 730050)

测角仪是X射线荧光光谱仪的核心部件，采用步进电机驱动，涡轮、蜗杆转动控制θ-2θ轴. 探测器臂和晶体围绕共同的轴旋转，并以2∶1的比例啮合，当晶体转一个θ角，探测器的臂就转动2θ角. 测角仪转动的正常与否不仅直接影响着晶体和探测器的角度，更决定着元素的测定条件和测定强度. 本文就ZSX Primus II型X射线荧光光谱仪测角仪在日常工作中经常出现的故障进行了归纳总结，结合相关资料[1-2]，分析了故障产生的原因，提供了科学快速的排除方法，对操作人员有一定的参考价值.

1 机械运动故障

故障现象一： 仪器初始化无法完成，报警显示：2θ(F-PC)没有移动到-SD位置.

原因分析：初始化是仪器自动检查各机械部件正常运行并将其恢复至最初始状态(即-SD位置)的过程. ZSX Primus II型X射线荧光光谱仪初始化的步骤是开机联动后,晶体驱动轮与θ角驱动轮(如图1a所示)同时启动，晶体转动到初始1号位(即LIF1)，θ回到初始位置. 接着进行样品室初始化，最后2θ角(如图1b所示)初始化，此时F-PC(流气式正比计数器)同时转动，以上过程顺利执行后，初始化程序才算结束. 一般来说，F-PC的驱动很少有故障，故障主要来自测角仪驱动杆(如图1d所示)转动不畅导致2θ角与F-PC未同步运动，引起仪器报警.

故障现象二：仪器在使用过程中，当一个样品测试完成，开始测试第二个样品时，仪器虽然未产生报警信息，但θ-2θ联动角度转动过程中发出异常摩擦声响.

原因分析：测试过程中一般采用优化测量顺序，此时晶体角度需要从最大回到最小，转动幅度较大，若驱动杆与测角仪涡轮(图1c)齿轮咬合不严或上面有脏污，转动大时就会发出卡塞异常声音.

图1 测角仪Fig. 1 Goniometer

故障处理方法：以上两种故障主要是由驱动涡轮与驱动杆齿轮咬合不严或脏污引起. 排除方法：(1) 关闭主机电源，确保大气状态. (2) 移除样品盒及其垫板，拆下测角仪面板，露出测角仪(图1). (3) 一边用手缓慢转动θ角驱动轮(图1a)，一边用不易掉屑的纸巾蘸酒精对驱动杆螺纹(图1d)擦洗，同样方法对2θ角驱动轮(图1b)驱动杆螺纹进行擦洗去污后均匀涂上少量型号为VADEN MSNO.20B的专用润滑脂. (4) 由于仪器空间有限，操作只能在仪器正面进行(图1)，对测角仪涡轮齿轮需要按顺序逐段进行清洗维护. 先用小毛刷(最好用不掉毛的硬刷或类似物)蘸上酒精清洗外露齿轮，除去表面铁末及灰尘，及时均匀涂上少量型号为VADEN MSNO.20B的润滑脂. (5) 转动θ、2θ角驱动轮，按上述操作步骤对下一段齿轮进行清洗、加脂. 循环操作直至完成对整个涡轮齿轮的维护处理. (6) 恢复面罩与样品盘，重新开机，初始化正常，测试角度运行也无杂音现象产生.

2 角度偏移故障

故障现象：在测试过程中，发现测试强度下降较大，测试结果严重失真.

原因分析：在光管运行正常的情况下，强度忽然下降一般都是因测量角度偏移所致. 而角度偏移主要有两种情况:一是测角仪偏移，二是衍射晶体倾角发生变化.

故障处理方法:首先要确定角度偏移属于上述哪种情况.以铜板做测试样片，20 kV-2 mA，选用LIF1晶体扫描CuKa线2θ角，铝板选用PET晶体扫描ALKa线2θ角,若发现CuKa线和ALKa线的2θ角与理论角度同方向偏移，即峰值角度一致变大或变小，可判定偏移是由测角仪故障引起；若峰值角度一个变大，一个变小，规律不一致，即可判定是衍射晶体倾角变化故障.

2.1 测角仪故障处理

拆下测角仪面板，恢复样品盘. 启动程序进行初始化，设置真空状态，管压流：20 kV-2 mA. 打开“检测测量”程序，选用铜板样片，设定 CuKa线2θ角为45.01，LIF1晶体，进行强度不间断测量.此时用螺丝刀松开2θ角驱动杆上的固定螺丝(图1e处)，在保持刻度不变的情况下(图1b)，一边小范围缓慢左右转动驱动螺纹(即人为转动测角仪)，一边观察记录测定强度，强度最大处即可确定为实际正确的位置，及时固定螺丝.测定其他谱线，角度、强度基本会恢复正常.

2.2 衍射晶体倾角变化故障处理

衍射晶体倾角变化时，只能逐块调整.以LIF1晶体为例，具体操作如下：关闭X射线光管，旋开分析室盖上真空阀门，将大气放入样品室，开启大气状态模式.重新初始化仪器，打开分析室盖子,确认晶体、探测器位置正确,将晶体专用调整杆固定在晶体架上旋动缺口处.开启X射线管20 kV-2 mA，打开“检测测量”程序，选用铜板样片，设定 CuKa线2θ角为45.01，进行强度不间断测量.用手一边缓慢转动调整杆，一边观察电脑屏幕上实时测量强度，左右旋转直至找到强度最大处，即晶体最佳位置. 恢复仪器各部分面罩，开机测量，强度基本回到故障前数据.

需要说明的是，由于X射线对人体有损害，操作过程中一定要注意保护身体，尽量避免X射线直射.