多道能量色散X射线荧光分析仪的研制

X射线荧光分析是一种用于化学元素定性和定量分析的方法。在20世纪70年代初能量色散X射线荧光分析仪正式跨入分析仪器的行列,并且作为一种重要的分析工具被广泛应用于地质、冶金、石油化工、刑侦、考古、半导体工业和医药卫生等领域。能量分辨率是考察能量色散X荧光分析仪性能的一个重要指标,它不仅与探测器自身的分辨率有关,还与后续电路的性能有关。为了改善仪器的能量分辨率,本设计采用半导体探测器XR-100CR,其分辨率高达145eV,并带有前置放大器,提高了仪器的抗干扰性。在后续电路的设计中通过优化成形放大电路和峰值保持电路来改善仪器的能量分辨率。同样,稳定性也是考察仪器的一个重要指标,它主要包括电路的稳定性和通信的稳定性。为了保证电路的稳定性,在电路设计时添加了一些抗干扰设置。为了保证通信的稳定性,在上位机和下位机通信时采用握手信号进行交流。本文研制的多道能量色散X射线荧光分析仪,以国产Mo靶X射线管为激发源,并根据X光管的特性确定了荧光的最佳激发范围。此外,本文完成了以FPGA为核心的硬件电路设计和以Lab Windows/CVI软件为平台的人机交互界面设计。硬件电路主要包括信号调理模块、模数转换模块、FPGA控制模块、数模转换模块及通信模块。人机交互界面的功能主要包括控制下位机的启停、读取下位机的数据并绘制成图谱和对图谱进行优化处理。最后,对仪器进行了测试,基本达到了预期的效果,仪器的检测范围、能量分辨率和稳定性也都得到了提升。