用于光谱仪的防护屏蔽装置和x射线荧光光谱仪的制作方法
【专利摘要】在一个实施例中，提供了一种用于光谱仪的防护屏蔽装置和X射线荧光光谱仪。该屏蔽装置包括配置为实质上防护该光谱仪的正面的主体，该主体包括孔，该孔包括防护网。该防护网包括具有超过10msi的刚度，至少65ksi的极限拉伸强度的材料，如碳纤维的安排，所述材料包括具有小于或等于九的原子序数的材料。披露了一种制造方法，一种光谱仪，以及一种使用该光谱仪的方法。
【专利说明】
用于光谱仪的防护屏蔽装置和X射线荧光光谱仪 1.
技术领域
[0001] 本发明涉及一种X射线荧光(XRF)系统，并且特别涉及一种用于该系统的窗口的防 护屏蔽装置。 2.
【背景技术】
[0002] X射线荧光(XRF)系统广泛用于快速非破坏性分析以及鉴别在样品中的元素含量。 虽然一些XRF系统用在实验室环境中，许多XRF系统用于在现场的分析。例如，XRF技术通常 用于施加在壳体中的油漆的铅含量的现场分析。XRF技术还通常用于评估在废料场中的材 料。如可以想象，建造用于现场使用的XRF系统必须是坚固的。
[0003] XRF技术的所有实现方式所共有的是初级辐射源、检测系统、以及分析器。示例性 的初级辐射源包括放射性同位素和X射线管。当被部署时，来自该源的初级辐射的光束被引 导在样品上。大部分初级辐射被散射并且它的一部分激发样品中的元素的原子，从而导致 它们发射它们的特征X射线。散射和特征X射线两者被仪器检测系统检测并且随后由分析器 进行分析。在现场使用设备的情况下，该XRF系统的检测系统和其他部件典型地由薄窗口保 护免受环境影响。
[0004] 由可能包含在该样品内的不同元素产生的辐射的能量对于这些不同元素中的每 一种而言是独特的。因此，通过知道由该样品中的元素发射的特征辐射的能量，有可能确定 每个样品的元素含量。一些元素(确切地具有低原子序数Z(Z〈20)的那些）的特征X射线具有 非常低的能量并且因此容易地被任何物质、甚至被空气吸收。因此，XRF系统的设计师努力 缩短在样品与检测系统之间的距离至绝对最小值并且在这个空间内仅使用展示低能X射线 的很小衰减的材料。
[0005] 因此，在现场仪器装备的情况下，在X射线的衰减/吸收的意义上，防护窗口通常 是非常薄的。使窗口材料的密度和厚度最小化以两种方式改进了仪器性能。首先，较薄且较 不致密的窗口将提供从样品返回至检测器的低能X射线信号的较少衰减，导致改进的检测 灵敏度和下限。其次，较薄、较不致密的窗口将产生初级光束的更少的散射辐射，因此导致 在检测器内由康普顿散射引起的较低的背景信号。
[0006] 在使用中，有利的是将该仪器的检测系统与样品尽可能近地放置。事实上，设计用 于现场使用的所有XRF仪器通常要求该仪器的窗口与样品接触放置。这经常导致薄窗口的 破裂，尤其当该样品具有不规则的形状或锋利的突出部分时。
[0007] 所需要的是用于提供具有稳健的窗口物理保护的XRF仪器的方法和装置，同时呈 现出对由样品发射的特征辐射的最小干扰。 【实用新型内容】
[0008] 在一个实施例中，提供了一种用于光谱仪的防护屏蔽装置。该屏蔽装置包括配置 为实质上防护该光谱仪的正面的主体，该主体包括孔，该孔包括防护网。该防护网包括高强 度、低Z的材料。
[0009] 在另一个实施例中，提供了一种用于制造用于光谱仪的防护屏蔽装置的方法。该 方法包括:将主体配置成用于安装到该光谱仪上并且实质上防护该光谱仪的正面;并且将 包括高强度、低Z的材料的防护网结合至该主体的孔中。
[0010] 在又另一个实施例中，提供了一种X射线荧光光谱仪。该光谱仪包括在壳体中的开 口，该开口用于进行以下各项中的至少一项:提供初级辐射并且接收来自样品的特征发射， 该壳体包括用于在其上安装防护屏蔽装置的支架。该光谱仪还包括用于安装到该壳体上的 防护屏蔽装置，该防护屏蔽装置包括主体以及还包括防护网的孔，该主体被配置成用于实 质上防护该光谱仪的正面，该防护网包括碳纤维、铍、氮化硼、以及对芳族聚酰胺合成纤维 中的至少一种。
[0011] 在一个进一步的实施例中，光谱仪包括将X射线引导至样品的X射线源;接收来自 该样品的X射线的检测器；以及包括防护网的防护屏蔽装置，穿过该防护网传递从该源至该 样品以及从该样品至该检测器的X射线两者，该防护网包括高强度、低Z的材料。
[0012] 在一些实施例中，当由银阳极x射线源照射时该防护屏蔽装置不在来自铝样品的 光谱中增加任何峰，该任何峰是大于该铝样品的Ka("K阿尔法"）线的最大幅值的5% (或者 大于 3%、2%、或 1%)。
[0013] 在又另一个实施例中，提供了一种使用光谱仪的方法。该光谱仪包括将X射线引导 至样品的X射线源;接收来自该样品的X射线的检测器;包括防护网的防护屏蔽装置，穿过该 防护网传递从该源至该样品以及从该样品至该检测器的X射线两者。该方法包括使用该光 谱仪用于引导X射线从该源穿过该网至该样品；在该检测器处接收由该样品产生并且已经 穿过该网的X射线;其中该防护网不在来自该样品的X射线的光谱中增加任何峰，该任何峰 是大于该峰的最大幅值的约5% (或大于3%、2%或1 % )，其中在约OkeV至约30keV之间的范 围内出现最高的幅值。
【附图说明】
[0014] 本发明的特征以及优点从以下结合附图进行的描述中是清楚的，在附图中：
[0015] 图1是包括根据在此传授内容的防护屏蔽装置的手持式XRF系统的等距图；
[0016]图2是现有技术窗口托架的等距视图；
[0017] 图3是未安装的防护屏蔽装置的等距视图；
[0018] 图4是该防护屏蔽装置的实施例的截面视图；并且，
[0019] 图5和6是描绘对于根据在此传授内容没有该防护屏蔽装置、以及具有该防护屏蔽 装置的光谱仪的实施例的对比性能的曲线图。
【具体实施方式】
[0020] 在此披露了提供用于X射线荧光(XRF)装置的防护屏蔽装置的方法和装置。总体 上，该防护屏蔽装置可以被配置成用于手持式或便携式XRF装置。有利地，该防护屏蔽装置 展示出低质量密度厚度，并且因此引起来自样品的荧光信号的最小衰减。
[0021] 现在参照图1，示出了示例性的光谱仪10。在这个实例中，光谱仪10是X射线荧光 (XRF)装置。具体地说，示例性光谱仪10是手持式XRF装置。虽然在此传授内容是在手持式 XRF装置的背景下呈现的，这仅仅是说明性的并且不是限制性的。因此，用不同于手持式XRF 装置的装置可以实践该防护屏蔽装置以及其他方面。示例性的其他装置包括基于实验室的 XRF装置。
[0022]在图1中描绘的示例性实施例中，该手持式XRF装置被包含于壳体8内。该手持式 XRF装置包括用于操纵该装置的输入接口 6。输入接口 6可以包括至少一个按钮、触摸屏、或 其他用于调整光谱仪10的设置的此类装置。用户可以通过观察输出端5监控光谱仪10的设 置。输出端5可以包括屏幕，如LCD屏幕。输出端5可以进一步包括扬声器，例如被配置成提供 听觉输出如警报的扬声器。输出端5可以包括网络接口，如以太网、串行、并行、802.11、USB、 蓝牙或其他类型的接口（未示出）。光谱仪10可以包括内部电源(例如，电池）、存储器、处理 器、计时器、数据存储、以及其他类似的部件。总体上，该处理器被配置成接收来自系统控制 装置4的输入并且控制该辐射源、检测系统以及分析部件。因此，该处理器将还提供适当的 信息给输出端5。光谱仪10可以被配置成利用稳健的处理能力，并且因此可以包括数据库、 用于数据存储的大量内存、校准库以及类似物。系统控制装置4可以包括触发器或其他此类 装置以提供引发用光谱仪10进行采样和分析。输出端5可以提供原始数据、光谱数据、浓度 数据以及其他适当形式的数据。
[0023]在图1中还示出了防护屏蔽装置1的实施例。防护屏蔽装置1包括孔12,该孔包括防 护网2。在该示例性实施例中，防护屏蔽装置1防护光谱仪10的正面9。总体上，正面9包括至 少一个进入路径(例如，在其之上安置窗口，未示出）。该进入路径提供进入内部辐射源、检 测部件和分析器部件。因此，防护屏蔽装置1可以被配置成提供该至少一个入口路径的防 护，并且总体上防护光谱仪10的正面9。
[0024] 现在参照图2，示出了示例性的现有技术窗口托架100。用于该XRF装置的窗口 110 包括薄膜，该薄膜被放置在窗口托架100中的开口之上。典型地，窗口 110是约四（4)微米厚 度的聚丙烯薄膜。窗口 110可以通过压敏粘合剂沿着这些边缘被粘附到窗口托架100上。窗 口托架100具有开口 102，该开口是单孔以使X射线的通过成为可能而没有衰减。进而，窗口 托架100被安装到光谱仪l〇(XRF装置)上。在一个实例中，窗口托架100包括至少一个通路 (thr Uway)103。每个通路103可以被配置成接收螺钉(未示出）以将窗口托架100拧紧到光谱 仪10上。在一些实施例中，至少一个接近传感器104可以被包括。
[0025]如以上讨论的，这个设计是有问题的。也就是说，在实践中，用户通过使该XRF装置 压靠在不规则形状样品上可能非常经常刺穿窗口 110。当该样品的一部分突出穿过开口 102 时，它破坏窗口 110。因此，防护光谱仪10要求移除窗口托架100并且替换窗口 110。如果是在 现场进行维修，这是耗时、昂贵的，并且冒着损坏光谱仪10的风险。
[0026] 现在参照图3,展示了根据在此传授内容的防护屏蔽装置1。在这个实例中，防护屏 蔽装置1以适合于替换现有技术的窗口托架100的几何结构提供。也就是说，防护屏蔽装置1 可以具有与现有技术窗口托架100类似的形状和尺寸。此外，防护屏蔽装置1可以包括至少 一个通路3。每个通路3可以被配置成接收螺钉杆(未示出）以将防护屏蔽装置1拧紧到光谱 仪10上。在一些实施例中，至少一个接近传感器4可以被包括。
[0027] 防护屏蔽装置1包括安置在防护屏蔽装置1的孔中的防护网2。在这个实例中，防护 网2是由碳纤维制造的。碳纤维的使用提供了机械上高强度的屏障以保护窗口 110免受物理 损坏。
[0028] 在制造过程中，防护网2可用以0度和90度的扭绞（layup)而正交定向的基本上连 续的纤维制造。该扭绞可以包括多个碳纤维的层。通过成束并且分隔在该扭绞中的碳纤维， 规则的孔图案产生防护网2。通过结合防护网2,防护屏蔽装置1限制或防止窗口 110的损坏。 [0029]至少一个接近传感器4可以被结合以提供距样品的足够的间隙（standoff)，以增 强防护屏蔽装置1的物理强度，并且在一些实施例中，可以从防护屏蔽装置1中省略。在一些 实施例中，接近传感器4必须在初级辐射产生之前被激活。因此，接近传感器4是安全装置， 并且同样可以起到其他作用。
[0030] 现在参照图4,示出了防护屏蔽装置1的截面视图。在这个实例中，可以看出防护屏 蔽装置1包括凹陷5。凹陷5可以提供相对薄的防护网2的实现方式。也就是说，可以认为防护 网2的截面与防护屏蔽装置1的主体7的截面相比是薄的。
[0031] 因此，防护屏蔽装置1展示出相对高的强度和低的质量密度厚度，因此使对X射线 源以及来自样品的特征发射的干扰最小化。可以参考图5和6。
[0032] 图5和6是描绘由光谱仪10获得的光谱的曲线图。每个曲线图包括来自没有安装防 护屏蔽装置1的光谱仪10的样品分析光谱。在每个曲线图中还包括的是来自有防护屏蔽装 置1的光谱仪的样品分析光谱。图5描绘了对于铝样品的光谱仪10的性能。图6描绘了对于铁 样品的光谱仪10的性能。
[0033] 对比性能的综述示出，防护屏蔽装置1展示出非常少的X射线荧光。此外，应该认识 到，可以进行光谱仪10的校准以将防护屏蔽装置1的使用考虑在内，并且使防护屏蔽装置1 对光谱法的影响最小化。
[0034] 表 1
[0035] 在所测量的X射线荧光强度上的净效应
[0037] 表1示出了在从若干元素所测量的X射线荧光线强度上的净效应。该比率是没有防 护屏蔽装置1所测量的线强度对比在光谱仪10上在适当位置有防护屏蔽装置1所测量的线 强度。随着元素重量(原子序数，Z)的增加，特征X射线在能量上增加并且所测量的信号的损 失减少。最差示出的2.06的强度比没有不利地影响鉴定元素的能力。这在下表2中示出，其 中示出了钛合金被正确鉴别。
[0038] 总体上，防护网2可以被表征为由碳纤维绳股(具有在它们之间的均匀间隔开的开 口）制成的结构。然而，不要求的是，防护网2具有均匀间隔开的开口。还不要求的是，防护网 2是完全由碳纤维制造的。例如，在防护网2中的纤维可以包括一定程度的杂质，并且可以包 括聚合物、粘合剂、以及任何其他认为适当的材料。在一些实施例中，防护网2包括是"低Z" 材料的材料。也就是说，防护屏蔽装置1包括是由在核中具有相对少的质子的元素形成的轻 质材料的材料。示例性材料包括铍、氮化硼以及KEVLAR(对芳族聚酰胺合成纤维，从特拉华 州威明顿市杜邦化学公司（DuPont Chemical of Wilmington Delaware)可获得的）。展示 了令人希望的特性的其他材料，如其他纤维，可以在防护屏蔽装置1中使用。
[0039] 如在此讨论的，术语"低Z"总体上指的是具有小于约九(9)的原子序数的材料，但 是这不是严格的要求。例如，低Z材料可以包括一种组合物，该组合物主要包含具有小于约 九(9)的原子序数的材料与具有高于约九(9)的原子序数的一些附加的材料如粘合剂、添加 剂、掺杂剂或污染物。为了便于参照，元素和相关的原子序数是:氢-1;氦-2;锂_3;铍-4;硼-5;碳-6;氮-7;氧-8;以及氟-9。
[0040] 此外，术语"低荧光"总体上指的是在光谱数据中受限制的引入，或以另一种方式 来说，基本上没有增加归因于防护屏蔽装置1的假的荧光或散射。在此背景下"假的"，是指 由于该屏蔽装置或网的材料组成或结构产生的在光谱中的峰(包括背景），与由于受测的样 品的材料组成或结构产生的非假峰截然相反。在一些实施例中，来自防护网2的荧光可导致 光谱中的峰(是小于该峰的最大幅值的约百分之五(5 % )、或者甚至小于3 %或2 % )的增加， 其中在约OkeV至约30keV之间的范围内出现最高的幅值。
[0041]如在此讨论的，对"防护屏蔽装置不在光谱中增加任何峰"的影响的陈述总体上是 指不在所描述的光谱的任何部分中增加超过可容许大小的峰的防护屏蔽装置，无论那个增 加的峰是单独的峰还是部分或者完全地与在那个光谱中的另一个峰重叠。
[0042] 在一些实施例中，防护网2包括纤维的织物(并且因此展示出与编织筛网的外观类 似的外观）。总体上，防护网2提供了强物理屏障（其最低程度地干扰初级或特征辐射)与至 窗口 110的不衰减的路径的平衡。
[0043] 防护屏蔽装置1的主体可以由任何认为适当的材料制造。在一些实施例中，防护屏 蔽装置1的该主体也由碳纤维制造。在一些实施例中，防护屏蔽装置1的该主体是由所有低 密度材料的碳纤维复合材料制造的。总体上，选择防护屏蔽装置1的该主体所选用的材料以 使重元素的结合最小化，并且因此减小由于康普顿散射和假的X射线荧光在检测系统中的 背景噪声。
[0044] 在表2中提供了配备有常规窗口（现有技术系统）的仪器与配备有防护屏蔽装置1 的仪器的检测和性能的对比功效的展示。
[0045] 表 2
[0046] 材料的对比评估
[0049] 参照表2,可以看出，配备有防护屏蔽装置1的光谱仪10恰当地鉴别每个样品。关于 匹配因子，越小越好，其中〇.〇〇是尽可能最好的值。简言之，可以看出，防护屏蔽装置1实质 上不影响光谱仪10的性能。
[0050] 应注意他8丨611〇5^、附1：1'〇11；[0、1^333、以及附1]1〇11；[0是注册商标，属于它们对应的所 有者。在⑶A-932中的CDA代表铜业发展协会（Copper Development Association)，已经建 立用于铜合金的命名规范的行业贸易团体。
[0051] 在已经引入防护屏蔽装置1的情况下，提供了附加实施例的一些方面。
[0052] 防护屏蔽装置1可以被提供为用于现有光谱仪10改型的设备、或为原始设备制造 商的部件。
[0053] 在一些实施例中，防护屏蔽装置1包括多个由防护网2防护的孔。例如，在一些实施 例中，特定的光谱仪10可以具有用于提供初级辐射的主要窗口和用于接收特征辐射的另一 个窗口。
[0054] 结合到防护网2里的纤维可具有不同的定向。例如，这些纤维可以是实质上在0度、 30度、60度和90度下定向的（即，这些纤维可具有成角度的定向）。应当认为，在此提出的定 向角度是大体的并且不被认为是具有大量的精度或准确度。也就是说，认为的是，包括在防 护网2中的纤维可包括某种水平的杂乱，如可能出现在碳纤维的普通生产实施例中。在一些 实施例中，每一个碳纤维绳股的定向相对于彼此是随意的或"乱定向的。"总体上，以一种方 式提供了如可以在防护网2中使用的碳纤维或其他纤维的定向，该方式导致用于在物理上 有挑战性的环境中（如在现场使用中）的光谱仪10的使用的足够的物理强度。
[0055] 为了提供可以用于防护屏蔽装置1中的材料的一些附加的细节，考虑关于碳纤维 的以下方面。碳纤维是由结合一起以形成长链的碳原子形成的。实例包括不同的纳米形式 的碳，包括碳纳米管。这些纤维是极其刚性的、牢固的、且轻的，并且展示出优异的物理特 性。碳纤维材料可以是以多种形式在商业上获得的，包括纱线、单向片材、织物、编带、以及 若干其他的。
[0056]基本平织物碳纤维面板展示出大于铝的约百分之十八（18%)并且大于钢的约百 分之十四（14%)的刚度与重量比率。
[0057]碳纤维是极其牢固的。材料的刚度是通过其弹性模量测量的。碳纤维的模量通常 是约20msi(138GPa)并且其极限拉伸强度典型地是500ksi(3.5GPa)。将此与2024-T3铝和 4130钢进行比较，2024-T3铝具有lOmsi的模量以及65ksi的极限拉伸强度，4130钢具有 30msi的模量以及125ksi的极限拉伸强度。
[0058]具有高得多的值的高刚度和高强度的碳纤维材料还通过专业方法可获得的。总体 上，应当认为，与其他材料相比，提及任何材料为"高强度"是指"高比强度"。"比强度"是材 料在破坏时的单位面积强度除以其密度。这还被称为强度与重量比。如以上呈现的，基于碳 纤维的材料与铝和钢的实施例相比展示出高强度。在一些实施例中，可以认为，高强度材料 可以包括任何表现出超过约lOmsi的刚度以及至少65ksi的极限拉伸强度的材料。此外，在 一些实施例中，强度可能还被认为是材料密度的函数。适合材料的体积密度例如可以是至 少约 1 ? 3gm/cm3(831bs/ft3)、或至少约2 ? 7gm/cm3( 1691bs/ft3)、或至少7 ? 8gm/cm3(4891bs/ ft3)。因此，在一些实施例中，当与钢的合金相比时碳纤维材料是高强度的。
[0059]碳纤维具有约 1.3gm/cm3(831bs/ft3)的体积密度，铝是约 2.7gm/cm3(1691bs/ ft3)，并且4130钢的密度是约7.8gm/Cm3(4891bs/ft 3)。因此，碳纤维是用于防护屏蔽装置1 中的优异的材料。也就是说，碳纤维的使用导致包含实质上更少的材料(与现有技术中相 比）的防护屏蔽装置1，并且因此实质上不阻碍初级辐射和由样品发射的特征X射线。
[0060] 各种粘合剂可以被用来将碳纤维粘合为更好地提供复合部件成形。在一些实施例 中，环氧树脂被用作该粘合剂。可以使用各种形式的环氧树脂，并且添加剂可以包含在该环 氧树脂中。有利地，环氧树脂是极其柔性的，并且该柔性允许碳纤维产品吸收高水平的冲击 力而不断裂。当环氧树脂达到最大弯曲潜能(MBP)时，该树脂在应力点处将仅形成单一裂 缝。环氧树脂可以具备有透明光洁度，这允许碳纤维的外观显露出来。此外，环氧树脂通常 不收缩并且实质上耐受通过暴露于紫外(UV)光的降解。环氧树脂的选择可考虑更长或更短 的固化时间并且通过使用添加剂增强断裂韧性。
[0061] 包括碳纤维的复合夹层将碳纤维(或另一种纤维增强材料，如玻璃或芳族聚酰胺） 的优越强度和刚度特性与较低密度的核心材料组合。通过战略性地组合这些材料，能够创 造出具有比单独用任何一种材料高得多的弯曲刚度与重量比的最终产品。
[0062] 在一些实施例中，该防护屏蔽装置是由材料的复合夹层制造的。因此，当考虑到一 种类型的材料超过另一种的强度时，材料的复合夹层的使用允许非常薄的材料层结合至防 护屏蔽装置1中。其结果是，存在实质上较少的材料阻碍初级辐射和由样品发射的特征X射 线。
[0063] 在一些实施例中，选择在该防护屏蔽装置中使用的材料使得防护网2不在来自特 定样品的光谱中增加任何峰。例如，可以选择所使用的材料使得防护屏蔽装置1不增加任何 峰到由银阳极X射线源照射的铝样品中。更确切地说，可以选择或配制在防护网2中使用的 材料，使得防护屏蔽装置1不在来自该样品的X射线的光谱中增加任何峰，当与裸光谱仪10 (BP，没有防护屏蔽装置1的光谱仪10)相比时，该任何峰是大于该峰的最大幅值的大约百分 之五(5% )，其中在约OkeV至约30keV之间的范围内出现最高的幅值。
[0064] 在一些实施例中，该防护网首先被制造成材料薄层，并且然后穿孔如通过钻孔到 薄层中。在一些实施例中，该防护网实际上是例如由复合材料制成的非常薄的层，而没有孔 或开口。在这些或其他实施例中，可以排除使用窗口。在一些实施例中，防护网2包括多个正 方形的开口。例如，防护网2可以被制造为织物或以另一个类似类型的几何结构制造使得在 防护网2中的开口基本上是正方形的。一种来实现这个结果的方式是提供与第二多个基本 上对齐的纤维正交定向的多个基本上对齐的纤维。有利的是，这导致防护网2具有优越的孔 隙率（g卩，材料与开口的比率，并且可表示为对于给定区域的开口的百分比），并且因此在初 级辐射或由该样品发射的辐射的路径中呈现出较少的材料。在一些实施例中，防护网2的 孔隙率是至少40 %。
[0065] 可以提供正交定向使得实现多个行和列的开口。并非必要的是，相对于防护屏蔽 装置1或光谱仪10以任何特定的方式定向这些行和列。不论提供防护网2作为正交定向纤维 的阵列、织物、复合材料或者在任何其他多个实施例中，有可能安排这些纤维，使得这些纤 维基本上连续贯穿防护网2,并且因此实质上不被这些开口弱化。因此，可能的是包括多种 形状和尺寸的开口。这些开口可以是圆形、正方形，或者包括任何数量的所希望并且可能制 造的边(描述为"n_角形、"或在外观上为是"n-边形的"）。
[0066] -种制成具有适当尺寸开口的织物的方式是将多个纤维捆绑成分开的束。在每个 束之间留有间隔以提供对应的束分组。通过将第一分组与第二分组交叉编织，可以提供包 括多个基本上正方形的孔的织物。通过在编织过程期间控制该间隔的尺寸，有可能控制并 且配置所得的基本上正方形孔的尺寸。通过控制包括在该织物中的这些分组的定向以及分 组的数目，这种技术可以被用来提供包括任何所希望形状的孔的织物。
[0067] 在另一个实施例中，防护网2是通过将这些碳纤维分布在基板模具(未示出）上形 成的。在这个实例中，该模具可以包括具有多个向上延伸的突起的基本上平面的表面。每一 个向上延伸的突出将导致在防护网2中的开口。一旦适当厚度的这些纤维已经分布在该基 本上平面的表面上，然后可以施加适当的粘合剂来粘合这些碳纤维。一旦该粘合剂已经固 化，可以将防护网2从该模具中移除并且结合到防护屏蔽装置1中。在一些实施例中，首先将 粘合剂施加到该基板模具中，并且也可以作为最终层施加。在一些实施例中，防护网2在被 从该模具中移除之后完成(如用最终涂层，和/或通过磨光）。
[0068] 防护屏蔽装置1不限于用于手持式光谱仪10。此种描述性术语不意在暗示在防护 屏蔽装置1的使用上的限制。
[0069] 在一些实施例中，防护屏蔽装置1不包括该至少一个通路3。一些其他用于安装防 护屏蔽装置1的技术包括在防护屏蔽装置1中使用嵌入的磁体。在这些实施例中，该嵌入的 磁体与壳体8的磁性部分对齐并且用来保持防护屏蔽装置1在适当位置（当在使用中时)并 且还允许快速安装和移除防护屏蔽装置1。在一些实施例中，RFID天线被包括在防护屏蔽 装置1中。RFID的使用可以被用来确保每一个防护屏蔽装置1与对应的光谱仪10的适当的匹 配，和/或鉴定防护屏蔽装置1在光谱仪10上的存在。
[0070] 简言之，多种方法和装置可用于确保防护屏蔽装置1的适当安装和移除。其他示例 性安装系统包括使用夹子、翼形螺母、卡扣以及各种其他类型的紧固件。
[0071] 在一些实施例中，调节光谱仪10的性能用于防护屏蔽装置1的使用。也就是说，可 以用在适当位置的防护屏蔽装置1校准光谱仪10。不用防护屏蔽装置1也可以校准光谱仪 10。用户可以简单地调节在输入接口 6上的控制装置以将防护屏蔽装置1的使用考虑在内。 在一些实施例中，如其中提供了磁性安装，光谱仪10可以自动鉴定防护屏蔽装置1的存在。 在这些实施例中，光谱仪10可以进一步包括校准数据库，因此使得每个防护屏蔽装置1在多 个光谱仪10之间可互换。因此，用户可以配备有良好防护的光谱仪10以及当适当时移除防 护屏蔽装置1的能力，如以增加灵敏度。
[0072] 在一些实施例中，提供了一种用于制造用于光谱仪的防护屏蔽装置的方法。该方 法包括将主体配置成用于安装到该光谱仪上并且实质上防护该光谱仪的正面;并且将包括 高强度、低Z的材料的防护网结合至该主体的孔中。在这些实施例的一些中，该材料实质上 包括具有不大于九(9)的原子序数的元素。在这些实施例的一些中，该材料实质上包括至少 一种选自下组的元素，该组包括:氢、铍、硼、碳、氮、氧以及氟。在这些实施例的一些中，该防 护网包括碳纤维、铍、氮化硼、以及对芳族聚酰胺合成纤维中的至少一种。在这些实施例的 一些中，该防护网包括以下各项中的至少一项:正交定向的碳纤维的安排、碳纤维的成角度 的安排、乱定向的碳纤维、以及多个碳纤维层。在这些实施例的一些中，该配置包括在该主 体中提供孔以与该光谱仪的窗口对齐。在这些实施例的一些中，该方法进一步包括将磁体 和射频识别(RFID)装置中的至少一个结合至该主体里。
[0073] 如在此讨论的，术语"X射线源"总体上指的是用于产生X射线的设备。然而，在一些 实施例中，XRF装置可以使用可以发射伽玛射线或X射线的放射性同位素（除了该X射线源 之外或代替该X射线源）。总体上，"X射线"指的是具有在约10皮米(pm)至约1纳米(nm)范围 内的波长的电磁辐射，而"伽玛射线"包括具有短于约10皮米(pm)的波长的电磁辐射。就能 量而言，归属于X射线的电磁辐射的范围从约1 keV至约1 OOkeV延伸。
[0074] 应理解的是，术语"网"并不一定意指该网是编织的或具有是编织的外观。此外，如 以上描述的，该"网"可以不具有开口。例如，该网可以是有或没有开口的薄层，该薄层满足 在此描述的一个或多个特性，如所描述的以下特性中的任何一个或多个:高强度、低Z、低荧 光、或不在光谱中增加大于在此描述的值的峰。然而，在许多实施例中，该网将具有许多开 口（例如，多于1、2或4/平方厘米）。.
[0075] 将认识到，本发明的任何实施例可以具有所引用的那些特征之外的特征。有时术 语"至少"是用于关于特征的强调。然而，应理解，即使当不使用"至少"时，附加的数目或类 型的所引用的特征仍然可以存在。在本申请中所叙述的任何方法中事件的任何序列的顺序 不限于所叙述的顺序。替代地，这些事件可以按任何顺序发生，包括逻辑上可行的同时发 生。
[0076] 各种其他组分可以被包括并且要求以提供在此的传授内容的多个方面。例如，额 外的材料，材料的组合和/或材料的省略可以用来提供在此传授内容的范围内的附加的实 施例。
[0077] 当引入本发明的元素或其一个或多个实施例时，冠词"一个/种(a/an)"和"该"旨 在表示存在这些元素中的一个或多个。类似地，形容词"另一个"，当用于引入一个元素时， 旨在是指一个或多个元素。术语"包括"和"具有"旨在是包括性的，这样使得可能存在不同 于所列出的元素的附加元素。
[0078]虽然已经参考多个示例性实施例描述了本发明，本领域的普通技术人员应当理解 的是，在不脱离本发明范围的情况下可以作出不同的改变并且可以用等效物来替代其元 素。此外，本领域的技术人员将理解许多修改是将特定仪器、条件或者材料适应于本发明的 传授内容而不偏离本发明的实质范围。因此，所预期的是，本发明不受限于作为执行本发明 而设想的最佳模式而披露的特定实施例，而是本发明将包括落入所附权利要求的范围内 的所有实施例。
【主权项】
1. 一种用于光谱仪的防护屏蔽装置，该防护屏蔽装置包括： 配置为实质上防护该光谱仪的正面的主体，该主体包括孔，该孔包括防护网，该防护网 是具有超过IOmsi的刚度，至少65ksi的极限拉伸强度的材料，所述材料包括具有不大于九 的原子序数的元素。2. 如权利要求1所述的防护屏蔽装置，其中该主体包括至少一个接近传感器。3. 如权利要求1所述的防护屏蔽装置，其中该防护网包括以下各项中的至少一项:正交 定向的碳纤维的安排、碳纤维的成角度的安排、乱定向的碳纤维、以及多个碳纤维层。4. 如权利要求1所述的防护屏蔽装置，其中该防护网包括具有穿过其中的开口图案的 正交定向的碳纤维的安排，这些开口以多个行和多个列被安排。5. 如权利要求1所述的防护屏蔽装置，其中这些开口包括以下各项中的至少一项：圆形 开口、正方形开口、以及η-边形开口。6. 如权利要求1所述的防护屏蔽装置，其中该防护网包括多个基本上正方形的开口。7. 如权利要求1所述的防护屏蔽装置，其中该防护网的孔隙率是至少百分之四十。8. 如权利要求1所述的防护屏蔽装置，其中该主体进一步包括以下各项中的至少一项： 磁体、以及射频识别RFID装置。9. 如权利要求1所述的防护屏蔽装置，其中该防护屏蔽装置被配置为是在多个防护屏 蔽装置内可互换的。10. 如权利要求1所述的防护屏蔽装置，其中该防护网被配置为在用该光谱仪采样的过 程中展现最小的X射线荧光。11. 如权利要求1所述的防护屏蔽装置，其中该防护网被配置为当由银阳极X射线源照 射时不在来自铝样品的光谱中增加任何峰，该任何峰是大于该铝样品的Ka线的最大幅值的 5%〇12. -种X射线荧光光谱仪，包括： 在壳体中的开口，该开口用于进行以下各项中的至少一项：提供初级辐射并且接收来 自样品的特征发射，该壳体包括用于在其上安装防护屏蔽装置的支架；以及 用于安装到该壳体上的防护屏蔽装置，该防护屏蔽装置包括主体以及包括防护网的 孔，该防护网是具有超过IOmsi的刚度，至少65ksi的极限拉伸强度的材料，所述材料包括具 有不大于九的原子序数的元素，并且该主体被配置成用于实质上防护该光谱仪的正面。13. 如权利要求12所述的光谱仪，被配置成手持式装置。14. 如权利要求12所述的光谱仪，被配置为现场使用的光谱仪。15. 如权利要求12所述的光谱仪，其中该防护屏蔽装置在多个类似的防护屏蔽装置内 是可互换的。16. 如权利要求12所述的光谱仪，其中该主体包括至少一个接近传感器。17. -种光谱仪，包括： 将X射线引导至样品的X射线源； 接收来自该样品的X射线的检测器； 包括防护网的防护屏蔽装置，穿过该防护网传递从该源至该样品的X射线以及从该样 品至该检测器的X射线两者，该防护网是具有超过IOmsi的刚度，至少65ksi的极限拉伸强度 的材料，所述材料包括具有不大于九的原子序数的元素。18. 根据权利要求17所述的光谱仪，其中当由银阳极X射线源照射时该防护网不在来自 铝样品的光谱中增加任何峰，该任何峰是大于该铝样品的Ka线的最大幅值的5%。19. 一种用于光谱仪的防护屏蔽装置，该防护屏蔽装置包括： 配置为实质上防护该光谱仪的正面的主体，该主体包括孔，该孔包括防护网。20. 如权利要求19所述的防护屏蔽装置，其中该防护网与该主体的厚度相比是薄的。21. 如权利要求19所述的防护屏蔽装置，其中该防护屏蔽装置包括凹陷。22. 如权利要求19所述的防护屏蔽装置，进一步包括至少一个用于将该防护屏蔽装置 安装到该光谱仪上的通路。23. 如权利要求19所述的防护屏蔽装置，其中该主体包括至少一个接近传感器。
【文档编号】G01N23/223GK205593946SQ201490000575
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2014年4月7日
【发明人】小詹姆斯·L·菲尔拉, D·A·克里福德, W·A·敏特尔
【申请人】赛默科技便携式分析仪器有限公司