多道能量色散X射線熒光分析儀的研制

X射線熒光分析是一種用于化學元素定性和定量分析的方法。在20世紀70年代初能量色散X射線熒光分析儀正式跨入分析儀器的行列,并且作為一種重要的分析工具被廣泛應用于地質、冶金、石油化工、刑偵、考古、半導體工業和醫藥衛生等領域。能量分辨率是考察能量色散X熒光分析儀性能的一個重要指標,它不僅與探測器自身的分辨率有關,還與后續電路的性能有關。為了改善儀器的能量分辨率,本設計采用半導體探測器XR-100CR,其分辨率高達145eV,并帶有前置放大器,提高了儀器的抗干擾性。在后續電路的設計中通過優化成形放大電路和峰值保持電路來改善儀器的能量分辨率。同樣,穩定性也是考察儀器的一個重要指標,它主要包括電路的穩定性和通信的穩定性。為了保證電路的穩定性,在電路設計時添加了一些抗干擾設置。為了保證通信的穩定性,在上位機和下位機通信時采用握手信號進行交流。本文研制的多道能量色散X射線熒光分析儀,以國產Mo靶X射線管為激發源,并根據X光管的特性確定了熒光的最佳激發范圍。此外,本文完成了以FPGA為核心的硬件電路設計和以Lab Windows/CVI軟件為平臺的人機交互界面設計。硬件電路主要包括信號調理模塊、模數轉換模塊、FPGA控制模塊、數模轉換模塊及通信模塊。人機交互界面的功能主要包括控制下位機的啟停、讀取下位機的數據并繪制成圖譜和對圖譜進行優化處理。最后,對儀器進行了測試,基本達到了預期的效果,儀器的檢測范圍、能量分辨率和穩定性也都得到了提升。