小能散X荧光分析仪长期工作稳定性的提高

张 伟 尹兆余 周洪军 陈树军

（丹东东方测控技术股份有限公司，辽宁 丹东 118000）

随着我国经济和社会建设的全面发展，各种荧光检测设备被更多地应用于各种工业生产和安全检测等环节，尤其是近些年来信息技术的发展，以及荧光分析技术的完善，使得其实用性和安全性都得到较大程度的优化，并使得整个设备的运用范围得以进一步拓展。

1 小能散X荧光分析仪运行原理

小能散X荧光分析仪可以对被检物中的目标物质进行检测，分析其具体元素构成和含量，在具体运行过程中，因为对设备造成影响的干扰因素较多，其实际的分析精确判断面临许多困难。通过分析小能散X荧光分析仪的具体运行原理，可以形成对该设备工作的条件判定和方法选择，准确掌握各运行影响因素，为小能散X荧光分析仪的正常运行奠定坚实的技术基础，这是研究创新该技术的基本途径。

基于原子物理学的相关知识，任何化学元素的构成，原子保持其特定的能级结构，在该状态下，原子的核外电子可以维持其固定能量并运行在特定轨道。如果原子的内层电子在能量充足的X射线直接照射下会获得能量并激发成自由电子，原子处于激发状态。当发生这一状况时，其他外层电子会自动填补该空位，实现跃迁。并在此过程中释放X射线[1]。

2 小能散X荧光分析仪工作稳定性的技术基础

小能散X荧光分析仪需要保证其工作的长期稳定性，这样才能对实际的生产和检测等形成实质性的支持作用。考虑到这些检测工作很多都是在一些较为苛刻的条件下进行，在整个设计中需要从各个环节加强设计，使得这些软件和硬件均可以满足长期稳定工作的需要。

2.1 小能散X荧光分析仪的技术特点

要实现小能散X荧光分析仪长期稳定工作的设计目标，需要从该设备的具体技术特点入手，对其应用范围、系统结构以及工作稳定性影响因素等情况进行系统分析，并结合其技术特点，研究更为有效的优化措施。下面分别就这些情况加以详细探讨。

应用范围：小能散X荧光分析仪在应用范围的设计上，需要可以对元素周期表中绝大多数元素进行详细准确的检测，只有满足这一条件，才能在实际的运行中长期使用，而不会因为无法进行检测而被迫更换或加装设备。

小能散X荧光分析仪对采样数据的处理要达到较快的速度，并使得测量精度能够满足检测需要，整个检测过程稳定，获得数据以及分析结果达到较高的可靠性。在实际应用中，X光管需要高电压进行激发，整个激发过程与检测条件通过计算机应用软件实施控制，并将相关信息详细显示给值班人员，便于进行相关操作和系统控制管理[2]。

2.2 小能散X荧光分析仪系统结构

合理设置小能散X荧光分析仪的系统结构，也有助于其性能的发挥，并最终形成对长期稳定工作的支持效果。在设计中，必须注重对三个系统的针对性设计，通过这些设计提高整个设备的工作稳定性和性能。具体来说，这三个系统分别为激发系统、X射线探测系统和分析软件系统，下面分别进行说明。

（1）激发系统。在设计中，激发系统的设计选择倒直角结构，激发源选择低功率X射线发生器，射线管输出的初级X射线经滤光片对样品进行激发操作，在激发条件上对设备进行调整，以获取最佳效果为目的。

（2）X射线探测系统。X射线探测系统在小能散X荧光分析仪的性能和工作质量有决定性的影响，是决定整个设备档次的关键环节。在设计中，为保证探测精度，选用分辨率和计数率都达到较高水平的探测器设备。工作中采用电制冷方式，能够简化设备结构，对整个系统的运行稳定性和保养质量都有直接帮助。

（3）分析软件系统。分析软件系统是对探测数据进行处理的应用系统，该系统需要基于计算机的操作系统完成其功能，为此，必须首先确保计算机操作系统的稳定性和兼容性。在实际的应用中，需要对能谱内容进行显示，并完成对分析元素相关参数的设置，包括对X光管的高压以及电流的实时自动控制。

2.3 X荧光光谱仪测量稳定性的因素及其影响

对X荧光光谱仪的测量稳定性产生影响的因素不但包括仪器自身的一些性能曲线，同时也与测试样品和检测方法等内容和方面息息相关。仪器性能在购买时已经被确定，因此，在选购时必须根据检测需要和长期工作需要进行有效控制。检测方法与小能散x荧光分析仪的工作吉利有关，测量法就目前来看主要选择相对测量法。

X荧光分析属于相对测量模式，在实际使用中需要将标准样品作为整个检测的基准参考点，标准样品必须保持与待测样品在各种条件上都有较为严格的一致性标准。长期工作会造成整个设备在某些性能上的弱化，需要及时对这些老化设备进行维护和更换。

3 小能散X荧光分析仪长期工作稳定性优化措施

设计和应用中要保证小能散X荧光分析仪的长期稳定工作，需要从几个关键的环节入手，通过一些具体可行的操作手段和方法措施，使得整个设备的工作处于良好状态。在长时间持续工作情况下，仍然能够稳定处理数据，进行精确分析，并提升设备的整体效能。

3.1 小能散X荧光分析仪操作优化措施

X荧光光谱仪作为无损测试仪器，其最大优点就在于测试样品无须经过特殊的前处理就可以测量，可以快速得到测量结果。但是，测试样品的形态、样品大小是否符合要求、样品表面是否氧化、是否是均质材料、以及是否有干扰元素都会影响测量结果的准确度。

（1）样品的形态。固体样品，例如PE、PVC塑胶、钢铁、铜合金、铝合金等，可以将其测试表面磨光滑。使用前，不要用手摸抛光的平面，以免表面沾了油污，影响测量精度。如果沾了油污，用干净绒布擦拭干净。对于粉末样品，可以直接把粉末样品放在样品杯中，大约7克样品。

（2）样品大小。样品的大小，按X荧光光谱仪光斑大小区分，光斑能够完全照在样品上且样品厚度能够达到要求，可以直接放到测试室测量。光斑不能够完全照在样品上，即样品比光斑小（如颗粒状的零件），则需要放在一个样品杯里，达到一定的量，再将其压紧，不留空隙，然后进行分析。

（3）非均质样品。非均质样品常常表面有油污，或重金属污染，表面有涂附层或电镀层。表面是油污，或重金属污染，则应将这些油污或重金属除掉后再进行测量。金属表面有电镀层要测试内部金属有害元素指标，应该尽可能将表面的镀层刮去后再测试。如需要测量镀层中元素含量，由于镀层很薄，X射线能够穿透的样品，它的元素的荧光强度跟样品的厚度有函数关系，所以单从理论上讲，是可以进行镀层中元素含量分析的，但是基体元素强度会有很强的干扰，所以不能简单地说是否可以进行镀层中元素含量的分析[3]。

3.2 小能散X荧光分析仪干扰优化措施

虽然X射线荧光光谱比较简单，绝大部分是单独的谱线。但在一个复杂的样品中，谱线干扰仍是不可忽视的，有的甚至造成严重的干扰。由于干扰元素存在，进行分析样品时干扰元素的谱线与待测元素的谱线有重合，造成测得的强度偏大，给分析结果带来偏差。一般的，看元素谱线的干扰并不是太困难的，首先要了解一些常见的易干扰元素的谱线位置以及干扰的情况，在对样品的测试图谱进行判断时，很关键的一点是，如果有某种元素存在，那么它应该有多个位置的多条谱线同时存在，看两条以上的谱线。克服的方法有：避免干扰线，选用无干扰的谱线作分析线；适当选择仪器测量条件，提高仪器的分辨本领。

4 结语

综上所述，小能散X荧光分析仪因为其应用的场所及所要完成的功能，需要长期持续工作，一些生产线甚至全天24小时不间断，且其运行环境也存在较多干扰和影响，其稳定性需要得到充分保障。具体来说，要从技术上加大针对性设计，将设备性能与长期工作的稳定性整合，兼顾各方面要求，进而达到预期目标。小能散X荧光分析仪的长期稳定工作，尽管前期的技术研发有一定投资，但其回报非常显著，可以通过降低检修和更换次数和成本，企业获得更大效益。