一、產品介紹

1. 檢測原理

本產品利用 X 射線熒光光譜(XRF)進行樣品元素含量檢測，其原理是：當 X 射線照射至樣品上時， 樣品內原子的內層低軌道電子吸收能量并躍遷到外層高軌道 (如圖 1) ，此時在低軌道上產生空穴， 原子處于激發態；隨后外層高軌道的其它電 子迅速躍遷至內層軌道空穴， 同時釋放相應的原子能量的二次 X 射線熒光， 此時原子重新回到穩定的基態；根據每種元素原子所釋放二次 X 射線的譜線位置和 強度， 即可區分元素的種類和含量， 從而實現對樣品中各類組成元素的同時定性和定 量分析。

2. 產品組成

(1) 軟硬件配置

整套 XRF 冶煉配料在線檢測系統包括檢測單元、 校準單元、 電氣控制單元、上 位機、安裝支架以及用戶軟件。

硬件： 檢測單元包括 X 光管、 硅漂移探測器、真空腔室、鈹窗、準直管、高壓 電源、真空泵、真空計、整形器等， 校準單元包括六個標準樣、電控平移升降臺等， 電氣控制單元包括高速數字處理器、工控機、電磁閥、 PLC、光端機等。

軟件： 包括下位機分析控制軟件和用戶軟件，由 LabVIEW、Matlab、Visual Basic 及 Step 7 編制。

(2) 布局與結構

本產品跨皮帶式安裝在輸送帶上，如圖 2 所示。

本產品中檢測單元的結構如圖 3 所示， X 光管出射的初級 X 射線經準直管準直后，穿過鈹窗照射到樣品上，樣品被激發后輻射出其所含元素的特征熒光 X 射線， 特征 X 射線穿過鈹窗被硅漂移探測器 SDD 收集，采集到的信號再經數字脈沖模塊處 理后輸出。真空泵和電磁閥可以使真空腔室的真空度維持在恒定值，真空度由真空計 測量。其中所使用的 X 光管為超低功率光管，功耗低、。

(3) 工作流程

系統整體運行流程如下，UPS  電源通電后系統啟動，散熱風扇工作，綠色指示 燈先變亮， 當打開軟件并確認相關設置參數后系統會先對儀器進行初始化和預熱。 系 統自檢后， 真空泵開始工作， 電磁閥開啟， 紅色指示燈亮起， 當真空腔室的真空度到達 100 Pa 時， 電磁閥關閉， 真空泵繼續工作進入保壓狀態， 此時高壓電源啟動， X 光 管開始工作， SDD 探測器收集樣品中所含元素的 X 熒光信號， XRF 譜圖展現在下位 機顯示界面中， 當 XRF 檢測進度條結束后， SDD 探測器和真空泵停止工作， X 光管 進入低功耗狀態。 XRF 檢測完成后，橙色指示燈被點亮，除塵風機啟動并在短時間 內達到穩定轉速。真空泵再次啟動用來排出管路中的空氣， 4 s 后電磁閥接通，當腔 室的真空度到達 100 Pa 時，電磁閥先關斷保壓，真空泵再停止抽氣，為接下來第二 次測量做好準備。在這個過程中， 計算機根據得到光譜數據和分析模型計算出所檢測 樣品中多種元素含量， 并通過光纖遠傳至集控室， 顯示在用戶軟件端界面上。 產品整 機無耗材、易操作、靈敏度高、測量精度高。

二、項目實施進度

設備制造： 5 個月

安裝調試及驗收： 1 個月