X射线衍射仪升级改造的最简方案

　　1　概　述

　　旧型号衍射仪,包括国产的或进口的,与同类型的新型号仪器比较,工作原理和机械精度其实并无实质变化,主要差别在于使用了微机数据采集与分析系统。考虑到X射线衍射仪价格昂贵,对旧型号的衍射仪进行微机化技术改造就很有实用意义。目前,国内许多单位已经成功地对X射线衍射仪进行了微机化的升级改造[1]。本文介绍的或许是其中最简单的升级改造方案。

　　对仪器进行微机化升级改造应该掌握的原则:首先,必须保持仪器固有的测量精度;其次,尽可能地改善操作环境,但动作尽可能小,最好不变更原有仪器的内部结构。究竟进行到何种程度,可用一句老话:够用就是最好。为简化升级改造,我们认为,衍射仪的记录与分析采用微机系统是必要的;但测角器无必要更改原来的电机及变速机构。

　　我们所研制的衍射仪微机数据采集与分析系统(XRDS)[2],通过数据采集卡与衍射仪联机使用[3,4],采集衍射数据,以文件形式存盘,并对该数据文件进行分析处理,可以用图、表等各种形式显示衍射谱。由计算机输出信号令继电器动作,实现对测角器动作的控制。多年实践表明,本系统结构简单,测量数据可靠,改造价格低廉,有一定的推广价值。

　　2　微机和衍射仪的联接

　　衍射仪记录系统中,计数器前置放大输出的脉冲信号进入脉冲幅度分析器,经整形、放大、甄别后,输出的脉冲幅度和宽度均稳定。输出脉冲有正脉冲和负脉冲,衍射仪原记录系统一般使用负脉冲信号,微机接口可利用正脉冲信号。衍射仪通过数据采集卡与微机连接。数据采集卡结构如图1所示。数据采集卡内置或外置,前者插入ISA插槽中,后者则插入串行口中。衍射仪与微机

　　相连只需要4对信号线,即计数脉冲信号(窄脉冲信号)、角标信号(无源开关信号)、扫描始停控制信号(输出+5V电压),以及步进扫描计数中断控制信号(宽脉冲信号)。显然,引出这几对信号线对所有的衍射仪都是很容易的。已经研制的XRDS有两个版本,for DOS的和forWindows的。两者功能相当,前者对硬件要求低,更适合于实时系统;后者基于当前最流行的操作系统下,更适合当前微机用户的使用习惯。衍射仪扫描过程的时间比较长。考虑到采样所耗费的时间极少,并且每两次采样之间的时间相同,故使用定时器中断来控制采样的进行,实现后台采样功能。计算机可以在采样的同时运行其它的可执行文件。

　　3　数据采集

　　运行数据采集程序,需要用户输入辐射名称、采样时间、扫描始停角度或步进角度等衍射仪工作参数。当衍射扫描开始后,只有当定时器发出中断信号时,微机才转向执行中断程序,执行该中断程序约需10微秒,在整个采样周期中所占用的时间是很少的,微机的前台工作几乎不受后台采样的影响。系统的扫描窗口跟踪扫描过程,显示采样数据,并可以随时显示衍射图谱。采样过程中,为防止停电等意外事故引起数据丢失,采集数据定时自动存入临时文件。当采样达到设定的终止角度时,采样结束,系统提示将扫描数据存盘,生成由用户起名的二进制数据文件,用DAT表示其扩展名。