陶 迪, 邓赛文, 王笑笑, 周 超

(1.国家地质实验测试中心, 北京 100037； 2.浙江省地质矿产研究所, 浙江 杭州310007； 3.钢研纳克检测技术有限公司, 北京 100094)

ZSX100e型X射线荧光光谱仪光路系统故障分析

陶 迪1, 邓赛文1, 王笑笑2, 周 超3

(1.国家地质实验测试中心, 北京 100037； 2.浙江省地质矿产研究所, 浙江 杭州310007； 3.钢研纳克检测技术有限公司, 北京 100094)

X射线荧光光谱分析具有分析元素范围广、分析含量范围宽、分析精度高、重现性好等优点，属于非破坏性分析，可进行薄膜的组分和厚度的分析，易于实现自动化及在线分析，被广泛应用于电子和磁性材料、化学工业、陶瓷和水泥工业、钢铁工业、非铁合金、地质矿产、石油和煤、环境等领域。X射线荧光光谱仪基本由五大部分组成，即激发系统、分光系统、探测系统、仪器控制系统和数据处理系统等。分光系统是对来自样品元素的特征谱线进行分辨和限制，除了主要部件分光晶体外，还有视野光栏、准直器和衰减器等。分光系统中的视野光栏故障会造成光路系统初始化错误，以及X射线强度异常，会导致X射线荧光光谱仪不能正常工作。

图1为ZSX100e型X射线荧光光谱仪光路系统的示意图。由示意图可以看出，衰减器或前视野光栏是光路系统的一个重要组成部分，它是在不改变激发条件的情况下，用某种吸收材料吸收或减少光通量的办法衰减进入探测器的X射线强度。ZSX100e型X射线荧光光谱仪是采用减少光通量的办法。当前视野光栏未处于正确的位置时，会造成仪器初始化无法完成、X射线强度严重下降等故障，仪器无法正常工作。本文分析了因前视野光栏故障造成仪器无法正常使用的原因，并提出了解决办法。

图 1 ZSX100e型X射线荧光光谱仪光路系统的示意图1—X射线管；2—初级滤光片；3—进样装置；4—样品盒；5—衰减器或前视野光栏；6—后视野光栏；7—准直器。

1 初始化无法顺利完成，出现视野光栏初始化超时报警

ZSX100e型X射线荧光光谱仪在正常分析样品完成后，关闭仪器，重新进行初始化时，出现初始化不正常。

分析：经过对操作人员询问，得知在出现故障前进行了实际样品或标样的小面积分布分析，各种操作均正常，但在正常关机并重新启动时初始化无法顺利完成，出现视野光栏初始化超时报警的现象。根据仪器工作原理判断，可能是视野光栏不能正常移动，导致在一定时间内未能确定初始化位置，出现初始化不正常报警。

处理：在关机的状态下，转动视野光栏的指示罗盘，发现前视野光栏移动轴出现了停滞现象，无法正常左右移动。通过拆开光路调节部分的前后真空密封盖[1]，在静态情况下观察，发现前视野光栏移动轴出现了抱死现象，不能正常工作。因此，考虑拆下视野光栏调节系统进行清理以解决此问题(如图1)。在取出视野光栏调节器后，擦拭轴和卡扣位置(如图2)，用酒精纱布将其清理干净，使之能够正常移动。然后按拆下的相反方式将调节器安装到位，开机初始化，整体仪器可正常初始化。

图 1 后窗观察的调节系统

图 2 光栏调节器

2 X射线强度下降严重

ZSX100e型X射线荧光光谱仪在分析样品时，X射线强度仅为正常测量强度的1/10左右，分析不能正常进行。分析：出现该现象前，已经针对故障1

进行了相应处理。根据X射线仪器的工作原理[2]，X射线有效接收面积的大小直接影响X射线荧光的强度，两者成正相关。因为在故障1的处理过程中并没有触碰ZSX100e其他部件，所以初步判断故障原因有可能是在修理完视野光栏驱动部件后，在安装过程中定位发生了偏移，造成初始化完成后视野光栏位置并没有回到真正的初始化位置，实际的接收面积与设置的视野光栏大小不一致引起了X射线强度严重下降。

处理：经检查发现，前视野光栏移动轴的初始化

位置由于上次维修安装没有回到真正的初始位置，使初始化后前视野光栏停留在1/10的衰减位置(如图3所示)，有效接收面积变小，强度减少，造成X射线强度严重下降(仅为正常测量强度的1/10左右)。在关机情况下，松开视野光栏驱动马达和调节装置的联接器，在脱齿的情况下将视野光栏移回到初始位置，然后锁上联接器，开机试验，测量X射线强度后系统恢复正常。

图 3 前视野光栏位置图

3 结语

随着使用年限的增加，仪器会在使用中出现不少故障，故障出现的频率也有所增加。仪器维护人员要自己动手修理进口仪器设备，必须对X射线荧光光谱仪五大组成部分工作原理和各部件的作用有充分的了解，从原理上进行故障现象分析便于维修人员找到故障的问题所在，如X射线没有强度(强度很低)可以先从探测器入手，由PC和SC两个探测器的状况来判断X射线发生激发系统是否正常(通常情况下不可能两个探测器同时损坏)。X射线强度不够或下降可以考虑分光系统，逐步排查各个机械部件的驱动情况，以便尽快找到问题所在，切实提高维修维护水平，大幅提高设备的使用效率。

[1] 梁钰.X射线荧光光谱分析基础[M].北京：科学出版社，2007:26-33.

[2] 梁国立,马光祖,邓赛文. X射线荧光分析原理与入门[Z].理学电机工业株式会社应用研究中心.

2014-05-29；

2014-06-23； 接受日期： 2014-07-08

国家重大科学仪器设备开发专项(2012YQ050076)

陶迪，助理工程师，从事X射线荧光光谱分析技术研究。E-mail： taodi@foxmail.com。

0254-5357(2014)05-0773-02