XRF1800使用说明书中文版.docx
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XRF1800使用说明书中文版
使用说明书P/N305-32004-01
岛津扫描型X射线荧光光谱仪
LABCENTERXRF-1800
(P/N212-21600)
硬件操作手册
请在使用前认真阅读本操作说明书
妥善保存本手册,以备不时之需
日本岛津公司分析与测试分公司
日本.东京
保修
感谢您购买岛津X射线荧光光谱仪。
岛津公司为您的产品提供以下保修项目。
1、保修期
验收后12个月,或发运之日起18个月,以先到期限为准
2、保修
在保修期内,由于岛津仪器本身原因造成的故障,我们将为您免费更换或修复备件。
3、保修项目
保修项目不包括以下原因造成的故障:
1)使用不当。
2)由未经岛津授权的公司对仪器进行维修或调试。
3)非仪器原因在造成的故障。
4)由于分析样品吸附在光管或晶体上,造成破坏或性能下降。
5)在高温、高湿度、腐蚀性气体、爆炸性气体或震动环境等恶劣环境下使用仪器。
6)火灾、地震或其他自然灾害。
7)仪器安装调试完成后移动或运输。
8)耗材或相当于耗材的备件。
注意
本说明书中警告标志说明如下:
WARNING表明一种潜在的危险状况,如果不设法避免,将会导致死亡或受伤。
CAUTION表明一种潜在的危险状况,如果不设法避免,可能会导致轻伤或中等程度的伤害。
ATTENTION正确使用本仪器的描述信息。
没有我们的允许请不要拆卸或调解仪器。
否则可能导致安全隐患。
WARNING
如果没有我们的允许,请不要将本说明书外泄。
本说明书内容可能会变动,将不再另行通知。
ATTENTION
*Windows是MicrosoftCorporation公司在美国的注册商标。
*其他的公司名称以及产品名称均为各公司的商标或注册商标。
本说明书结构
本操作说明书按照以下结构安排:
◆前言
◆安全操作说明
◆高压气体使用注意事项
◆PR气使用注意事项
◆He气使用注意事项
◆打开仪器面板维修注意事项
◆硬件
第一章系统配置
第二章各部分操作
◆维修
第一章检查与维修
第二章自诊断
◆标准附件列表/耗材/备件/专用附件
前言
本设备为扫描型X射线荧光光谱仪,通过选择合适的分光晶体、检测器和试样容器,可以对固体、粉末或液体中的各元素含量进行快速准确的无损检测,分析元素范围覆盖从铍(Be)、硼(B)、碳(C)到铀(U)。
也可以进行局部分析、目标位置分析和图谱分析。
本仪器采用了高真空、高压、精密的机械加工以及微电脑技术。
为获得快速准确的分析结果,请认真阅读本说明书。
安全操作说明
本仪器会产生对人体有害的X射线和高压。
为了安全使用本仪器请注意以下事项。
WARNING
关于防止X射线伤害
1.本仪器提供了为防止X射线在正常操作情况下泄漏而设置的安全保护机构。
如果处理不当可能会导致X射线泄漏。
在使用仪器过程中不要轻易移动保护电路部分,也不要调整设备的任何部件,否则会影响安全运行。
2.如果控制系统运行不正常,千万不要强行操作送样系统或打开快门。
WARNING
关于防止电击伤害
1.从X射线发生器的高压柜到X光管都具有防电击构造。
但是,如果移动高压电缆会导致高压电极暴露,可能造成电击事故。
如果非要取下高压电缆,应先关掉仪器电源,并确认放掉所有的高压电荷后再进行。
此操作必须由专业人员进行。
2.此设备装有检测器高压电源和交流电源等高压装置。
不要打开此部分的盖板。
高压部分贴有警告标志。
3.如果想打开高压部分的盖板进行检修,必须先关掉仪器电源。
CAUTION高压气体使用注意事项
关于安装和使用高压气体钢瓶,遵守相关法规(高压气体使用规定)
特别要注意下列事项:
1.一般操作注意事项
1)不要将高压气体钢瓶直接置于阳光下或风雨中。
保持环境温度低于40℃,保持储藏室通风良好。
2)不要将气瓶挪作他用。
例如不要使用气瓶作为移动其他物品的滚轴。
3)将用完的气体钢瓶储放在固定地点,保持整齐,并且进行隔离避免危险。
4)不许改变或擦掉颜色,不要随意在气瓶上贴东西。
5)报废气瓶或将气瓶挪作他用时,一定要先通知气瓶制造商或当地的气体经销商。
6)小心使用高压气体钢瓶,防止被盗或遗失。
2.厂房车间内移动注意事项
1)短距离移动气瓶时,如厂房车间内,应该使用专用的手推车,并用绳索绑牢。
2)当用手移动钢瓶时,请检查瓶盖是否盖紧。
并且在移动过程中,应该朝拧紧的反方向转,防止瓶盖松动气体泄漏。
(注意,在雨天里要格外当心,避免气瓶滑倒。
)
3.使用注意事项
1)远离可燃物,在5米半径范围内注意小心用火。
2)如有条件,应制作专门用于固定气瓶的架子,并使气瓶固定在气瓶架子上。
如果没有气瓶架,可以用绳索将气瓶帮在固定的安全位置。
3)不要用手或者手套移动气瓶。
4)开关气瓶阀门时,应该缓缓操作,当气瓶不用时,应该关掉阀门并用瓶盖盖紧。
5)将充满气体的气瓶和空气瓶分开放置。
6)安装减压阀时,应将对接安装部分擦干净,并使用专用的扳手。
7)在使用气瓶之前,可以用肥皂水或检查液先检查一下阀门管路或减压阀是否漏气。
4.紧急情况下的预防措施
如果发生火灾,应将气瓶移到安全地带。
如果没有时间转移气瓶,就打开所有的气瓶阀门排放气体,或者用水冷却气瓶,以防止气瓶温度升高,以便逃生。
如果上述行动不能有效实施,请报火警。
CAUTIONPR气使用注意事项
本仪器会用到PR气(10L瓶裝)。
供给FPC检测器,用量为5-7.5mL/min,这个用量不会对操作者产生伤害。
PR气的性质:
1)PR气含有10%的易燃物甲烷,如果PR气大量泄漏,会导致火灾。
一定要严格控制用火,禁止将气瓶置于阳光下或者暴露在燥热的天气中。
2)尽管PR气无色无味,然而大量的泄漏会稀释空气中的氧气从而造成缺氧。
如果发生泄漏事故,应立即使房间通风。
PR气比空气重,所以如果发生泄漏,PR气会在室内的低处停留。
使用PR气注意以下事项:
1)使用附带的管子连接仪器与气瓶。
当心不要折弯或弄坏连接管。
2)如果PR气瓶离仪器较远,就需要加长连接管,但一定要把金属管连接在仪器一侧。
CAUTIONHe气使用注意事项
此设备有时可能会用到He气。
He气的性质:
尽管He气无色无味,然而大量的泄漏会稀释空气中的氧气从而造成缺氧。
如果发生泄漏事故,应立即使房间通风。
He气比空气轻,所以如果发生泄漏,He气会在室内的高处停留。
使用He气注意以下事项:
1)使用管子连接仪器与气瓶。
当心不要折弯或弄坏连接管。
2)如果He气瓶离仪器较远,就需要加长连接管,但一定要把金属管连接在仪器一侧。
打开仪器面板维修注意事项
没有
标志的面板,除维修工程师外不许任何人打开。
打开任何面板之前请确保关掉电源。
XRF-1800的外观
(图片与实物可能会有局部不同)
硬件
硬件目录
第一章系统配置
1.1基本结构
图1.1XRF-1800基本结构图
XRF-1800包括X射线发生器、分光单元、控制器和XRF工作站。
①分光单元②控制器③X射线发生器④X射线光管⑤XRF工作站
图1.1XRF-1800基本结构图
详细图示请参考1.6XRF-180结构图。
基本结构图请见图1.2
图1.2XRF-180基本结构图
做好分析的准备工作后,只需要在工作站进行操作,就可以控制整个仪器的运行。
在启动、关闭、操作、维修或者检查仪器之前,一定要详细了解仪器的构造和各单元如何操作。
1.2X射线发生器
X射线发生器是一组能够产生用于照射样品初级X射线的电路。
图1.3是这部分的结构图。
图1.3X射线发生器结构图
1.3分光单元
分光单元将初级X射线照射到样品表面,并利用测角仪和分析晶体检测从样品表面发射的各种波长的荧光X射线,之后测量出X射线的强度。
分光单元包括分光器、进样系统、检测器、真空系统、PR气系统和温控加热器。
①分光器②进样系统③检测器④真空系统⑤PR气系统⑥温控加热器
图1.4分光单元
1.4控制器
图1.5是控制结构图
图1.5控制结构图
主板从分光单元取得各种模拟传感器信号用于计算X射线脉冲、驱动脉冲马达、控制I/O系统、分光单元和X射线发生器。
I/O系统驱动各种马达,同时将主板信号与噪音干扰加以区分。
主板与其它单元的数据交换可以通过主板上的LED检测。
详细了解LED请参考维修部分第二章图2.3。
在进行检测之前请详细阅读注意事项。
1.5XRF工作站
数据处理系统和XRF工作站如图1.1中的⑤。
结构见图1.6。
图1.6XRF工作站构造图
1.6简图
第二章各部分操作
本章描述各个单元如何操作及操作步骤。
2.1X射线发生器
2.2.1供电
电源开关位于仪器背面左下方。
请见图2.1。
主机
背面左下方
①仪器主开关②X射线电源开关
图2.1主开关
XRF-1800有两种电源开关,如图2.1所示。
①SYSTEM:
分光单元、控制器、XRF工作站
②X-RAY:
X射线发生器
因此,如果由于X射线电源或者X射线管的故障导致额定电流过载,将不会对系统产生有害影响。
按照说明书上的步骤打开或关闭仪器,否则可能会损坏设备。
按照下述PCXRF软件说明书上的步骤操作:
“1.开关机”
CAUTION
在控制台后面的左上方有一个开关,当XRF工作站不能控制仪器时,使用此开关紧急停机。
见图2.2。
仪器后面视图
图2.2开停机开关
通常情况下,仪器处于开机(“START”)状态。
(日常操作不要使用这个开关来开关机。
)
高压危险
为防止电击,在打开面板前请先关掉电源。
操作过程中,如果打开处于控制台后面左侧的面板,可能会被电击。
因其内部安装有主开关和高压电缆,X射线电源风扇也安装在这。
注意:
仪器在通电状态下,不要打开处于控制台后面左侧的面板。
打开它之前一定要确保仪器主电源和X射线电源关闭。
2.1.2光管
被加热的灯丝产生热电子,热电子在几千伏的高压下被加速,撞击到靶材,靶上就产生连续波长(以下称为连续X射线)的X射线和靶的特征X射线。
两者一起成为初级X射线。
初级X射线穿过位于X光管的底端铍窗,随后照射到被检测的样品上。
标准光管的靶材是铑(Rh),初级X射线是一束混合光束,它包含有连续X射线和特征X射线(Rh-K,Rh-L等)。
Rh-K射线用于激发样品中的重元素使之产生X射线,Rh-L射线用于激发样品中的轻元素使之产生X射线。
当热电子束撞击到靶材上时,超过99%的能量被转变成热能,这些热能将靶加热,如光管的输出功率为4kW时,靶的加热功率就约为4kW。
因此必须对靶进行冷却,以免溶化。
由X光管冷却单元供应的循环蒸馏水提供冷却,蒸馏水要求具有非常好的绝缘性。
冷却水必须被送到X光管接近靶的部位进行冷却,因为这里也会被释放出来的热量加热。
X光管的效率会在几年之后随着灯丝的耗损而下降。
因此,在满足测量功率的条件下,在维修之前最好不要加大X射线的强度。
本仪器可任意选配3kW的双靶光管或4kW的标准光管。
2.1.3X射线电源
X射线电源给光管提供所需的电流和电压,请见图示2.3。
图2.3X射线电源结构图
管压管流可通过计算机在主板上进行数字设定。
开关机操作、升降管流管压都可以通过软件设定自动进行。
超过安全范围的管流管压设定软件会自动提示,从而保护设备。
为安全起见,请参考2.1.5:
关闭X射线安全注意事项。
此电源可选配双靶控制器。
高压危险
为防止电击,在打开面板前请先关掉电源。
操作过程中,如果打开仪器右侧面板,可以看见X射线电源单元,上面附有防电机的盖子,最好不要开盖,有电击危险。
为避免电击,在打开它之前一定要确保仪器主电源关闭。
仪器右侧面板
盖板
警告标志
在产生X射线过程中,连接高压变压器到X光管的电缆负载60kV的电压。
移动高压电缆会使高压电击暴露,极易导致电击事故的发生。
如果检修需要拿掉高压电缆,一定要关掉仪器电源主开关,放掉所有的高压电荷。
此项工作必须由专业人员操作。
2.1.4光管冷却循环水系统
光管冷却循环水系统具有以下作用:
1、并循环冷却水(蒸馏水)送往X光管,并使其循环流动。
2、使用外部冷却水通过热交换器来冷却蒸馏水(被X射线单元加热);
3、利用离子交换树脂来保持纯水的纯度;
4、通过各种报警感应开关来保护X光管,如流量开关、温度感应器、水位感应器、电导率检测其等。
外冷水出口
外冷水入口
1热交换管
2水箱
3离子交换树脂
4调节阀
5入口流量和温度检测器
6出口流量和温度检测器
7水位感应器
8电导率检测器
9压力表
图2.4循环冷却水
光管冷却水压力不能大于0.45MPa。
否则可能损坏光管。
CAUTION
图2.5是循环冷却水系统简图。
蒸馏水储存在水箱中,水箱底部有一个过滤器,水泵经过过滤器将水吸出。
经过水泵加压的蒸馏水分成两股,一股通过调节阀
(2)返回水箱,另一股经过压力表(3)流进X射线管、流量检测器(5)和温度检测器(11)。
蒸馏水先冷却靶,之后冷却光管。
从光管流出的蒸馏水,经过流量检测器和温度检测器进入热交换管。
在热交换管中,外冷水是从内部的铜管流入,蒸馏水是从外部的乙烯基塑料管沿着与外冷水相反的方向流入。
(外冷水用于冷却高压水箱(4)和热交换管。
)
从热交换管出来的蒸馏水,与流经调节阀进入水箱中净化器的水汇合。
净化器中装有粒状的离子交换树脂,通过吸收蒸馏水中的金属离子来保持水的绝缘性。
从净化器中出来的蒸馏水返回到水箱中,再进入冷却循环过程。
外冷水
1水泵
2调节阀
3压力表
4高压箱
5流量检测器
6光管
7热交换管
8水位传感器
9离子交换树脂
10电导率检测器
11温度检测器
图2.5循环冷却水系统结构图
2.1.5保护机构
本仪器装有专门的安全装置,用于防止X射线泄露,给操作者提供一个安全的操作区域。
事故发生时,X射线电源会被及时切断。
下面列出了X射线电源被关闭或切断的各种情形。
1)X射线ON指示灯熄灭。
→此灯用于监测电流。
2)仪器面板没有关闭。
→在各个面板位置安装有接近开关,用于监测面板状态。
3)快门没有关闭、进样器没有进入仪器内部。
→每个单元都装有状态传感器。
4)光管没有安装。
→在光管安装处装有一个微动开关。
5)*CWC流量小于或等于允许流量。
→CWC安装了流量传感器。
6)CWC水位小于或等于允许水位。
→CWC安装了水位传感器。
7)流进光管的冷却水温度小于或等于允许温度。
8)流出光管的冷却水温度小于或等于允许温度。
→冷却水各入口和出口都装有温度传感器。
9)光管冷却水电导率小于或等于允许值。
→CWC安装了电导率测量电极。
10)X射线过压。
11)*X射线过流。
→每个输出电流都会被监测。
12)*X射线过载。
→监控X射线输出。
13)光管电压与设定电压之间的差值小于或等于允许值。
14)光管电流与设定电流之间的差值小于或等于允许值。
→监测设定值与输出值的差值。
15)光管电压控制晶闸管温度不正常。
16)双靶控制器(可选)温度不正常。
→温度检测回路监测各单元的温度。
17)PC故障。
→PC操作信号也会被监测。
*触发安全装置动作的设定值由X射线管的型号决定。
光管安装后会自动转换。
以下安全措施用于防止被分光单元的X射线照射:
1)当快门没有关闭时,进样器不会移到进样转盘一侧。
2)当进样器没有处于分析一侧时,快门不会打开。
X射线ON指示灯位于主机左后侧。
图2.6X射线ON指示灯
2.2分光单元
2.2.1进样系统
图2.7时进样器简图。
进样器包括转盘、升降器、进样器和旋转器。
操作步骤:
1)将试样盒放在转盘上,最多可以8个样品。
2)转盘由马达驱动旋转,将试样盒带到位于进样口上的试样盘。
3)试样盒被升降器和进样器带到进样口。
之后进入处于光管下面的试样室。
4)分析过程中,试样盒由旋转马达驱动旋转。
5)分析完成后,试样盒再返回到进样口。
旋转器
转盘
图2.7进样系统
试样在试样室中进行测量(图2.8)。
盖板
(1)由螺丝固定在试样盒的上表面。
试样在试样盒里用海绵或弹簧紧压,紧贴在盖板上,使试样表面与盖子上表面处于同一平面上。
在试样室中,试样盒被垂直压在处于光管下面的旋转装置正下方,以保证试样表面始终处于合适位置。
标准的盖板内经为30mm。
准直仪的大小专门设计,以保证试样表面直径30mm内的光线反射到分光器进行测量。
因此盖板的材料不会影响测量。
但是直径小于30mm的盖板会由影响测量结果。
如果试样盒内部塞满大量的海绵,抽真空将会花很长时间。
弹簧用于薄片状样品。
若果用海绵来支撑软体试样,特别是压片试样,在盖试样盒盖子时,盖板的边缘可能会损坏样品表面。
使用弹簧能使样品和盖板一起转动,从而避免损坏样品表面。
使用弹簧取决于试样的厚度。
海绵可以用于稍厚一点的试样。
对于可能被试样粉末污染的试样,可以在试样盒、盖板、轴承、海绵和粉末试样(压片)下面放一张纸,以减少污染。
(注)试样尺寸:
轴承型号最大¢51×12t(mm)
海绵最大¢51×38t(mm)
标准
①盖板②海绵③弹簧
图2.8(a)试样盒
在将试样盒放进转盘前,先用手将盖子盖紧。
分析完成后要轻轻拿下盖子。
试样盒底部有4个滚珠用于局部分析。
将4个滚珠对准1号位的4个小孔才能进行分析。
个滚珠
图2.8(b)局部分析试样盒
2.2.2分光器
图2.9是分光器简图
分光器包括试样室、初级X射线滤光器、光孔、初级狭缝、衰减器、晶体转换器、分光晶体、次级狭缝、检测器(SC/FPC)和测角仪。
1)试样室
试样室固定在分光室的中心位置。
X射线管位于试样室的顶端。
快门安装在试样室的底部,用于维持试样室的真空,同时防止X射线泄漏到设备中。
只有在分析过程中快门才由快门马达驱动打开。
定位片安装在试样室内。
试样盒由进样器送进试样室,紧压在试样室上,保证X射线靶与试样表面的距离为固定值。
1、试样室;2、初级X射线滤光器;3、光孔;4、初级狭缝;5衰减器;6、晶体转换器;7、分光晶体;8、次级狭缝;9、FPC;10、SC
2)初级X射线滤光器
初级X射线滤光器过滤掉那些可能覆盖掉被测元素的谱线和不需要的特征X射线。
3)光孔
光孔用于滤掉不需要的X射线,例如,提供测试所需的X射线。
光孔安装在初级狭缝的前面。
有五种规格的光孔(¢30,¢20,¢10,¢3,¢0.5)
4)初级狭缝
初级狭缝位于试样和分光晶体之间,在固定方向接受试样发出的X射线,并将这些X射线引导至分光晶体。
有3种规格的初级狭缝(高分辨率型,标准型,高灵敏度型)。
5)衰减器
衰减器安装在初涉狭缝入口处的前面,用于调整X射线的强度。
衰减率为1/20左右。
6)晶体转换器
晶体转换器上最多可以安装10种规格的分光晶体。
本机安装了4种规格的晶体(LIF(200)、GE、TAP和PET)。
7)检测器
检测器(SC/FPC)安装在分光室(真空状态)中。
闪烁计数器(SC)用于测量重金属,流气正比计数器(FPC)用于测量轻元素。
8)测角仪
测角仪在扫描过程中,分光晶体和检测器始终以1:
2的比率进行旋转扫描。
测角仪由步进马达驱动,步进马达具有良好的移动位置再现性。
2.2.3真空系统
图2.10是真空系统的结构简图
真空系统主要包括真空泵、分光室阀、试样室阀、试样室泄气阀。
试样室阀和试样室泄气阀是根据测量程序打开或关闭,给试样室提供真空状态或大气状态。
分光室阀处于常开状态。
但是,当试样室阀打开时,为防止产生反向气流,分光室阀会临时关闭。
分光室和试样室分别有一个皮拉尼计和气压传感器,各自用于操作控制和真空检测。
真空泵的结构可以在停止时防止真空泵油倒流进泵内。
在突然断电的情况下,上述所有的阀门都将关闭,只有停电泄气阀打开,让空气进入真空泵的吸气一侧,以防止真空泵油倒流进分光室。
为保持在分析过程中的真空度稳定,装有一个真空稳定装置。
还有一个装置用于减缓真空泄漏,以防止粉末试样在分析过程中发生试样破碎。
1、真空泵;2、油雾分离器;3、停电泄气阀;4、试样室阀;5、真空室阀;6、试样室泄气阀;7、真空室泄气阀;8、真空稳定阀;9、真空度调节阀;10、气压传感器;11、皮拉尼计
图2.10真空系统
2.2.4温控加热器
本部分装置给仪器内部提供恒温环境,包括加热器和风扇两部分。
仪器内部温度维持在35±0.3℃。
2.2.5PR气系统
流气检测器(FPC)用于检测原子序数小于Ca的元素。
流气检测器需要配置一条检测气体管道。
这套系统使用P-10(PR)气,气体成分为Ar90%+CH410%,通过减压阀设定压力为0.05MPa,之后送进FPC单元。
气体进入FPC单元后,气体压力由密度稳定器控制。
1、阀;2、减压阀;3、压力表;4、阀;5、流量计(带针阀);6、电磁阀;7、流气检测器;8、储气箱;9、电磁阀;10、针阀;11、压力传感器
图2.11检测器管路
气体进入FPC单元后,气体流量由针阀5调节(7.5ml/min)。
之后气体流经电磁阀6。
随后流经流气检测器和储气箱,储气箱用来保持气体密度不变。
之后通过针阀10排出,用来调节流经电磁阀9的气体的流量。
本系统中,仪器的温度是恒定的,当气压大于113kPa时电磁阀9就会打开。
但是当启动设备时,需要先确定并调整气体流量(针阀5)。
2.2.6检测器
检测器包括以下几部分:
1、AMP/PHA。
2、检测器高压电源。
3、温控感应输出。
4、气体密度稳定装置的气压传感器。
AMP/PHA结构图如下:
图2.12AMP/PHA结构图
来自SC和FPC前置放大器的检测信号,有各自的放大器放大或转换成波形图,并被送到PHA单元。
在这里,只有所需的脉冲波高才会被选择和输出。
放大器参数可以在工作站窗口中进行设定。
此系统具有自动校正峰值漂移的功能。
高压危险
为防止电击,在打开面板前请先关掉电源。
在检测器上安装一个2.5kV的高压电源。
为防止电击事故,在它上面该了一个盖板。
在打开盖板之前必须关掉电源。
维修
维修
第一章点检与维修
本设备应用了各种高压电、高压气体、真空和精密电子技术装备。
因此,除了谨慎操作之外,为了使仪器处于良好状态,还要进行定期点检和检修。
本章将详细介绍点检和维修方法。
1.1点检
1.2维修
1.1点检
点检项目和点检方法见表1.1。
表1.1定期点检表
点检周期
点检项目
每日
每月
每四个月
备注
1
内冷水流量温度
○
参考表1.2
2
PR气气瓶压力
○
大于或等于1MPa
3
PR气流量
○
5-7.5ml/m