在线工业镀层及涂层厚度分析仪

    工业 X 射线荧光分析仪以其快速、无损、现场测量等优点，已在冶金、建材、地质、环保、商检、考古、医学等领域得到迅速推广和应用。近几年来 X射线荧光仪已在工业镀层及涂层厚度测量中应用越来越广泛。众所周知,产品和金属元件表面镀层或防腐层厚度是与产品质量与性能相关的重要指标，为满足分析 要求，采用自行研制的同位素 X 射线荧光分析仪，对工艺铁基镀锌、铁基镀镉和汽车涂层 3类样品以美国 NBS 系列标准为参照，采用发射法和吸收法进行了应用实验，并对在线镀锌板生产线进行了实验。实验表明使用同位素 X射线荧光分析方法，能够满足工业镀层和涂层厚度的分析要求，并且具有无损、在线、简便快速、可实现自动控制等特点。

1 分析仪组成及功能特点

1.1 X射线荧光分析的基本原理

    X 射线荧光就是被分析样品在 X 射线照射下发出的 X 射线，它包含了被分析样品化学组成的信息，通过对 X 射线荧光的分析确定被测样品中各组分含量的仪器就是 X射线荧光分析仪。

    由原子物理学的知识，对每一种化学元素的原子来说，都有其特定的能级结构，其核外电子都以其特有的能量在各自的固定轨道上运行。内层电子在足够能量的 X 射线照射下脱离原子的束缚，成为自由电子，这时原子被激发了，处于激发态。此时，其他的外层电子便会填补这一空位，即所谓的跃迁，同时以发出 X射线的形式放出能量。由于每一种元素的原子能级结构都是特定的，它被激发后跃迁时放出的 X射线的能量也是特定的，称之为特征 X 射线。通过测定特征 X 射线的能量，便可以确定相应元素的存在，而特征 X 射线的强弱（或者说 X 射线光子的多少）则代表该元素的含量。

1.2 系统组成

    此系统由探测器和主机系统两部分组成。

1.2.1 探测器

    X 射线探测器是 X 射线荧光分析仪的核心器件，具有高能量分辨率的探测器是实现多元素同时测定和降低仪器检出限的根本保证。本系统的探测器由同位素激发源²³⁸Pu，封闭式正比计数管，前置放大器等组成，它能将镀层或涂层的厚度转换为电信号。其探测器原理示意图如图 1 所示。

1.2.2 主机系统

    本仪器的主机系统由低压电源、高压电源、放大器、多道脉冲幅度分析器、稳谱电路、单片机系统、计算机系统和系统工作软件等组成。其主要功能是将探测器输出 的信号进行放大和分析、采集从镀层和涂层出来的特征 X 射线谱线、并根据谱线计算出镀层和涂层厚度。仪器主机系统的原理框图如图 2 所示。