ARL-9800XPX射线荧光光谱仪故障分析

　　0　前言

　　2000年武汉钢铁股份有限公司炼钢厂化验室引进了瑞士ARL公司20世纪90年代末生产的X射线荧光光谱仪ARL-9800XP,该设备主要用于石灰石、白云石、生铁、炉渣等成分的分析。它的使用加快了样品分析速度,提高了检测数据的准确性和分析精密度,实现了冶炼生产过程的实时监控。

　　1　故障现象与分析

　　ARL-9800XP X射线荧光光谱仪为单道扫描型X射线荧光光谱仪。在进行日常生铁校正分析(标准化)时,发现砷元素(As)的含量低于正常含量。正常情况下,As的含量值应为0·021%~0·025%,而当前As含量只有0·010%~0·012%。X射线荧光光谱仪中测角仪结构框图如图1所示。

　　在顺序分析中,分光晶体处在θ位置而探测器处在2θ位置,从样品产生的X射线荧光由分析晶体进行分光,只有波长满足布拉格条件:2dsinθ=nλ(式中,d为晶面间距(或晶格常数);n为衍射级次;λ为波长),X射线荧光才被晶体反射。然后在一定时间内计数,完成一个测定后,晶体和探测器转向另一个角度进行下一个元素的测定。晶体和探测器的精确位置是通过光学编码器读取的。

　　我们采用分光晶体LiF200和探测器SC检测并确定As元素谱线强度当前仅有0·06 kc/s(每秒千计数),而正常值应在0·43 kc/s左右。然后,利用Winxrf 2·0分析软件对仪器进行常规检查,其中,角度扫描是检查As元素的理论2θ与实际2θ是否相符。能量描迹是通过测试As谱线的能量分布,检查其能量分布曲线峰值位置,其图又称波高分布图(PHD)。在角度扫描正确的前提下,发现As元素的波高分布图(图2(b))与ARL公司提供的出厂质量报告中的正常波高分布图(图2(a))有差别。

　　我们认为故障点应集中在晶体LiF200和探测器SC及其信号处理电路上。首先我们将晶体LiF200,LiF220分别与测角仪的探测器FPC和SC组合,利用Winxrf2·0分析软件中的谱线库,分别测量Cu和Fe的能量描迹图并与ARL提供的标准图进行比较后发现,Cu的能量描迹图与标准图相差不大;而Fe相差较大,由此可以排除晶体LiF200有故障。然后,用计算机对仪器状态进行检测,发现探测器SC的高压值正常,从而排除了探测器高压衰减板故障。最后对探测器SC的信号处理电路进行检查,由于探测器SC及FPC接收的电信号直接进入前置放大板上的SC及FPC通道进行信号放大,其信号处理原理完全相同,因此将探测器SC及FPC的输出信号插头在前置放大板上进行互换,探测器SC输出信号经探测器FPC的前置放大电路作某元素能量描迹时,其强度值为零;而将探测器FPC的输出信号经探测器SC前置放大电路作某元素能量描迹时,其强度值为正常值,所以最后确定探测器SC损坏。