[发明专利]用于微型化X射线阵列组合折射透镜集成组件的X射线折光器

说明书

一种用于微型化X射线阵列组合折射透镜集成组件的X射线折光器，所述X射线折光器与X射线阵列组合折射透镜贴近放置，所述X射线折光器具有用于实现入射X射线光束整形的整形结构，所述整形结构是指X射线折光器对X射线阵列组合折射透镜中的正负一级组合透镜折光θ角度，对X射线阵列组合折射透镜中的正负二级组合透镜折光2θ角度，依此类推，最终实现对X射线阵列组合折射透镜中每一个单一组合折射透镜的类平行光入射。本发明应用于微型化X射线阵列组合折射透镜集成组件，可同时实现高微区分辨率和高灵敏度，并可进行现场分析。

技术领域

本发明涉及X射线探测和成像领域，尤其是一种用于微束X射线荧光分析系统的X射线阵列组合折射透镜集成组件的X射线折光器。

背景技术

X射线荧光(XRF，X-Ray Fluorescence)分析系统能在常压下对各种形态(固态/液态/粉末等)样品进行简单快速、高分辨率和无损的元素定量测量分析。而微束X射线荧光分析系统(micro-XRF)因其具有更高的微区分辨率而受到广泛关注。

微束X射线荧光分析系统(micro-XRF)通常都需要配备X射线聚焦器件。使用了X射线聚焦器件的X射线荧光分析系统，虽然微区分辨率大幅度提高(通常可以提高一个数量级以上)，但计数率会下降，影响了探测灵敏度。已有技术基于X射线毛细管器件的荧光光谱仪(专利号：201010180956.6)，使用X射线毛细管器件进行聚焦，微区分辨率通常只能达到几十微米，不仅微区分辨率不够高，且因计数率下降导致探测灵敏度也有一定程度的降低；同时结构复杂、尺寸庞大，无法实现便携。发明人之前也提出了一种便携式微束X射线荧光光谱仪(专利号：201310356270.1，是与本发明最接近的已有技术)，用X射线组合折射透镜获得探测微束，虽然微区分辨率大幅度提高，但计数率低，影响了探测灵敏度。

X射线组合折射透镜是集成型微结构器件，数值口径小，X射线光管发出的光不能全部被组合透镜接收，不仅使得计数率降低、而且浪费了X射线光能量，还增加了噪声。如果能发明新的器件结构，尽可能多的利用X射线光管发出的X射线光，则不仅能大幅度增加计数率、进而提高探测灵敏度，同时还能降低能耗、减小噪声。

发明内容

为了克服已有X射线荧光光谱仪微区分辨率还不够高，特别是因计数率低而导致的探测灵敏度不够高，且结构复杂、尺寸庞大、无法实现便携的不足，本发明提供一种微型化X射线阵列组合折射透镜集成组件的X射线折光器，将其应用于小型化微束X射线荧光分析系统，可同时实现高微区分辨率和高灵敏度，并可进行现场分析。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于微型化X射线阵列组合折射透镜集成组件的X射线折光器，所述X射线折光器与X射线阵列组合折射透镜贴近放置，所述X射线折光器具有用于实现入射X射线光束整形的整形结构，所述整形结构是指X射线折光器对X射线阵列组合折射透镜中的正负一级组合透镜折光θ角度，对X射线阵列组合折射透镜中的正负二级组合透镜折光2θ角度，依此类推，最终实现对X射线阵列组合折射透镜中每一个单一组合折射透镜的类平行光入射。

进一步，所述X射线折光器选择折射特性满足下列公式的任何单质或化合物材料，

X射线波段材料的折射系数：

其中，N_A代表阿伏伽德罗常数，r₀代表电子半径，λ代表波长，A代表原子质量，下标i表示化合物中的元素种类，下标j为正整数，ρ代表电子密度，下标i表示化合物中的元素种类，当材料为单质时i＝1，v代表原子个数，下标i表示化合物中的元素种类，下标j为正整数，Z代表原子序数，下标i表示化合物中的元素种类。