X射线荧光分析

指导老师: 乐永康

实验者:卜旸龚觉,叶麦

物理教学实验中心去年通过校内资产调拨从现代物理所得到一套X射线荧光分析仪RIX3000(RIGAKU 日本理工电机)。该仪器由于X光管损坏,且控制电路老旧,已在现代物理所闲置挺长一段时间。我们计划首先更换X光管,恢复该设备的运转,确定该设备的控制、分析单元中需要升级的模块,通过更换常用的电源、模数转换、数据采集模块等,适当提升该设备的可操作性(目标是将尽量多的过程控制和探测、分析环节对学生开放),更新该设备的控制和分析软件;然后开发相关的近代物理教学实验项目:如不同高压下轫致辐射和特征X射线的发射截面、不同元素的X射线荧光发射效率、X射线探测器的工作原理等。

将科研上淘汰的、或闲置的旧仪器用于教学实践。我们学校曾在八、九十年代利用世界银行贷款购买过一大批进口仪器。这些仪器中,有不少因为当时的设计、制作工艺,性能现在已不再领先,特别是当初使用的控制单元、分析软件等都已无配件,需要升级,科研上的价值已大大降低。若能基于这些仪器,专门开发教学实验项目,不仅可以让学生直接接触当时的科学前沿,也可能进行与当前的前沿研究相关内容的探索。

  • 修复XRF
    1. 断开高压部分,先修复低压控制的样品模块和探头;
  • 开展一系列教学实验

2012/6-8 前期准备(包括电路图和操作手册的阅读研究)

2012/9/8 测试电路,真空系统【正在进行中】

2012/10 叶麦课题:电信号处理技术。可以用在XRF后期设计的教学实验中。

2012/11/12 控制电路已开启;

2012/11/14 IBM控制软件可以运行并控制RIX3000;

2012/11/17 机械泵维护完成,恢复其抽气功能。其中一机械泵噪声较大;

2012/11/18 将SC(闪烁体计数器)输出脉冲信号获取得到,为下一步处理信号和升级信号处理方法做好准备;

2012/11/22 由于X射线管暂时不能到位,先控制XRF的探头,需要输出4路时序信号控制步进电机;数据采集用Arduino,控制采用LabVIEW,程序编写中;

2012/11/23 Arduino 只有一个内置定时器,因此不能直接用一个 Arduino 输出多路信号,考虑的解决方法:

  • 采用倍频电路分频输出多路信号;
  • 采用多个Arduino 输出多路信号(不推荐);
  • 亦可考虑在电路图中尝试寻找仅仅控制Pulse Motor的触发信号。

2012/11/24 尝试抽真空(主腔体和样品室),发现两个腔体之间有一个电磁阀,在主腔体真空度达到某一临界时不能打开,导致抽真空失败。分析发现系统应开启电磁阀并继续抽第二个腔;由于原配机械泵已损坏,我们使用的是第三方机械泵,与控制系统的接口并不兼容,所以电路判断失败,不能开启电磁阀。考虑的解决办法:

  • 将控制电磁阀的输入端接出来,手动输入信号进行控制;
  • 给控制系统一个伪装的信号使得电路判断正确。能够继续抽真空;

操作结果:将控制电磁阀的线路找到,接出来连接开关,实现了电磁阀的手动控制。

2012/11/28 中期答辩,得到的评委建议有:

  • 控制软件用串口或其它技术比较方便

2012/12/3 阶段性计划:1.对原皮拉尼真空计定标;2.将每个可控模块的控制端输入输出信号测得,以便于以后控制软件的编写。

2013/3 计划实施情况:设计皮拉尼真空计定标真空管路图,并尽快发予厂家制作。

2013/5 组装真空定标系统,并能够通过labview+arduino进行数据采集,并为下一步定标做好准备。 — 卜旸 2013/05/06 18:52

2013/5/8 冷却水系统 Heat Exchange System 有两条主要线路:其一是电源,由电源模块中的三相交流电提供;其二是信号端(共有5个接口),但信号端连接在另一块电路图文档所没有描述的板子上(该面板与XC信号端连接)。故无法知道控制/输入/输出信号具体是哪一根线路,根据Pro.Le's Suggestion,我们可以通过测量断路下的信号端,若信号为平稳电信号,则为输出;若为噪声信号,则为输入。

2013/5/9 根据Pro.Le's Suggestion,测量信号端,未能发现有任何可测信号。该方法需要重新确认。 — 卜旸 2013/05/09 15:08

2013/5/24 今天在乐老师的帮助下成功将Heat Exchange System测试了,各个部件都没有太大的问题,需要更换的部分有过滤器、压缩机(不能制冷)。以下是反思:这么多天没有进展,其一是因为来实验室的工作时间太少,其二是没有一个很正确的排查问题的步骤;最后发现的问题是整个系统的三相电未接好,导致供电不正确。所以排查问题需要耐心从源头开始,一步一步往下走,并且要保持一个高亢的工作热情,才能解决所需解决的隐藏的问题。 下一步的计划是将信号电路接入,尝试用原带软件控制系统。 — 卜旸 2013/05/24 22:49

我已联系X光管厂家了。 — 乐永康 2012/11/22 14:38
已经能够“忽悠”设备了,相当在行了。这几天,你们投入了大量的时间,但也取得了明显的进展。在“检验机械泵的耐用性”上都很有成就^_^。 — 乐永康 2012/11/24 19:25
做的非常不错

sorry, 这两周考试较多(几乎天天都有选修课的期末),所以实验室的工作搁置至6月中旬。 — 卜旸 2013/06/02 14:53

  • exp/xrf.txt
  • 最后更改: 2013/06/02 14:54
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