基于Lab Windows-CVI的X射線熒光分析儀的研制.pdf

1、1885年德國(guó)物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)X射線，1886年法國(guó)物理學(xué)家喬治發(fā)現(xiàn)了X射線熒光，20世紀(jì)40年代末，弗里德曼和伯克斯研制出波長(zhǎng)色散X射線熒光光譜分析儀。1969年美國(guó)海軍實(shí)驗(yàn)室Birks研制出第一臺(tái)能量色散X射線熒光光譜分析儀，它在石油化工、建筑材料、金屬和無機(jī)非金屬材料、陶瓷、文物鑒定、生物材料、藥物、半導(dǎo)體材料、有毒物質(zhì)、地質(zhì)礦產(chǎn)、核反應(yīng)材料和薄膜材料等諸多領(lǐng)域的樣品分析方面發(fā)揮著巨大的作用。特別是在現(xiàn)場(chǎng)分析或在線分析中能實(shí)時(shí)地獲

2、取多數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，目前還難以用其他方法予以取代。
　　 本文設(shè)計(jì)了一種能量色散X射線熒光分析儀。眾所周知，某種元素被X射線激發(fā)，可以產(chǎn)生電子躍遷，釋放出能量。同樣，樣品被某種激發(fā)源所激發(fā)，發(fā)射出所含元素的特征熒光X射線。每個(gè)元素的特征熒光X射線都具有特定的能量，探測(cè)這些特征熒光X射線并識(shí)別其能量，也就能識(shí)別出被測(cè)樣品含有哪些元素，這就是定性分析。而具有某種特定能量的特征熒光X射線強(qiáng)度的大小，又與被測(cè)樣品中發(fā)射該能量特征熒光X射線的

3、元素含量多少有關(guān)，測(cè)量這些譜線的強(qiáng)度，并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，就可以得出相應(yīng)元素在樣品中的含量，這就是定量分析。儀器由激發(fā)源（X射線管）和探測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成。X射線管產(chǎn)生入射X射線（一次射線），激勵(lì)被測(cè)樣品。樣品中的每一種元素會(huì)放射出二次X射線，并且不同的元素所放出的二次射線具有特定的能量特性。探測(cè)系統(tǒng)測(cè)量這些放射出來的二次射線的能量及數(shù)量，然后儀器軟件將測(cè)控系統(tǒng)所收集的信息轉(zhuǎn)換成樣品中的各種元素的種類及含量。
　　 本設(shè)計(jì)下位機(jī)采用F

4、PGA與C8051F020單片機(jī)的混合硬件設(shè)計(jì)，由FPGA控制數(shù)據(jù)的采集存儲(chǔ)以及前端信號(hào)的采樣保持，C8051F020單片機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸，即單片機(jī)讀取FPGA智能緩存中的數(shù)據(jù)通過RS232發(fā)送到上位機(jī)PC。上位機(jī)采用Lab Windows/CVI語(yǔ)言創(chuàng)建了一個(gè)虛擬儀器操作平臺(tái)，點(diǎn)擊其中各種控件能夠?qū)崿F(xiàn)各種不同的操作。虛擬儀器與下位機(jī)硬件通過RS232進(jìn)行通訊，讀取下位機(jī)測(cè)量數(shù)據(jù)，并將其繪制圖譜顯示于虛擬儀器區(qū)域。然后對(duì)采集圖譜進(jìn)行一系