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探究突然停送电对波长色散型X荧光光谱仪的影响 徐艳（白银有色集团股份有限公司检测控制中心， 甘肃 白银 730900）2012年7月27日探究突然停送电对波长色散型X荧光光谱仪的影响（白银有色集团股份有限公司检测控制中心， 甘肃 白银 730900）摘 要本文通过介绍波长色散型X荧光光谱仪的基本原理和主要性能，仔细分析了突然停送电对波长色散型X荧光光谱仪的影响，并详细给出了对这些影响的预防和解决方法，旨在维护该仪器在日常工作中的正常运转，下文给出了具体的分析和论述。关键字：X荧光光谱仪、突然停送电概 述X射线荧光光谱仪作为比较新型和昂贵的精密分析仪器，因为其应用领域广泛，自动化程度高、分析速度快，测定范围宽，分析精度高，制样简单等特点，基本上成为了理化检测单位必备的分析仪器之一。X射线荧光光谱仪分为两种类型，能量色散型和波长色散型，我公司目前采用波长色散型，近年来，X射线荧光光谱分析在各行业应用范围不断拓展，已成为一种广泛应用于冶金、地质、有色、建材、商检、环保、卫生等各个领域。在有色领域的应用颇为显著，大多数分析元素均可用其进行分析，可分析固体、粉末、熔珠、液体等样品，分析范围为Be到U，并且具有分析速度快、测量范围宽、干扰小等优点，但也存在许多不足，比如说难于作绝对分析，容易受相互元素干扰和叠加峰影响，容易受停断电的影响等。尤其是突然停送电对X射线荧光光谱仪的危害特别大，最常发生损坏的有内置电源、X射线管、高压发生器等，这些部件都是比较核心和昂贵的部件，一旦损坏，不仅影响正常的生产秩序，还造成了巨大的经济损失。为了引起管理者的重视，避免一定的经济损失，本文探讨了突然停送电对波长色散型X荧光光谱仪的影响。1、波长色散型X荧光光谱仪的基本原理及各部分作用1、1 X射线荧光光谱基本原理X荧光光谱仪（XRF）由激发源（X射线管）和探测系统构成。X射线管产生入射X射线（一次X射线），激发被测样品。受激发的样品中的每一种元素会放射出二次X射线，并且不同的元素所放射出的二次X射线具有特定的能量特性或波长特性。探测系统测量这些放射出来的二次X射线的能量及数量。然后，仪器软件将探测系统所收集到的信息转换成样品中各种元素的种类及含量。 1、2 波长色散型X荧光光谱仪的主要部件与性能光源(X-ray tube)：X射线管所产生的光源原级X射线谱强度的稳定性，取决于高压发生器提供给X射线管的高压和管电流的稳定性。滤光片：使用滤光片的目的是消除或降低来自X射线管发射的原级X射线谱，尤其是靶材的特征X射线谱对待测元素的干扰，可改善峰背比，提高分析的灵敏度。通道面罩和准直器(primary collimator)：在准直器和试样之间装有可供选择的通道面罩，通道面罩的作用相当于光阑，其目的是消除样杯面罩上发射的X射线荧光的干扰。分光晶体(analyzing crystal)：X荧光为波长色散谱仪，在波长色散谱仪中，晶体是获得待测元素特征X射线谱的核心部件，为了获得最佳的分析结果，晶体的选择是十分重要的。探测器(detector)：探测器的作用是将X射线荧光光量子转变为一定形状和数量的电脉冲，表征X射线荧光的能量和强度。他实质上是一个能量电量的传感器，也就是说无论何种探测器都是将X射线的能量转化为电讯号，通常用电脉冲的数目表征入射X射线光子的数目，幅度表征入射光量子的能量。波长色散型X荧光光谱仪工作示意图（如下图1）： 图1 波长色散型X荧光光谱仪工作示意图1、3波长色散型X荧光光谱仪的主要支持系统冷却水系统：分为内循环和外循环两部分，分别冷却工作时产生大量热能的X射线管的阳极和阴极。真空系统：仪器工作时，光谱室被抽成真空状态，以减少空气对 X 射线的干扰，提高仪器的分辨率。样品处理系统：启动自动测量时，自动识别、装载、卸载样品。计算机系统：实现仪器自动化操作、动态显示仪器状态、完成数据处理。2、突然停送电对X荧光光谱仪的危害 在日常使用过程中，突然停电和突然送电都会对X荧光光谱仪造成危害，突然停送电，最大的隐患是可能损坏电子原器件（包括电源、X射线管、高压发生器，探测器、以及其它电子电路等），相比之下突然送电对该仪器造成的危害更大，下面就这两种情况对X荧光光谱仪的危害做一简单介绍。 2、1突然停电对X荧光光谱仪的危害在突然停电的瞬间，以及停电前后很短的时间内供电系统的电压、电流往往极不稳定，可能超出设备的承受范围。造成一些元件绝缘击穿；或者瞬时的电压波动还对其他正在运行的或处于通电状态的电器造成了损毁性的伤害，具体表现如下：第一，突然停电后，冷却水系统停止运行，X射线管工作时产生的热量（X射线通常在真空中以高速电子轰击靶材的方法产生，在这种情况下，电子的动能绝大部分都转化为热能）散不出来，导致光管过热，加快X射线管老化速度。第二，突然停电会导致主机内部冷却风扇停止运行，仪器工作时产生的热量不能及时排出，会造成内部元器件不同程度的损坏。第三、测试过程中突然停电，会导致样品滞留在试样室，样品处理系统有可能不响应。第四、当真空系统正在抽真空时，突然断电可能会引起倒吸。第五、突然停电有可能损坏系统软件，造成仪器无法运行、数据丢失等不良后果。2、2突然送电对X荧光光谱仪的危害当X荧光光谱仪突然来电的瞬间，线路中会存在一个浪涌电流，这个电流比一般的时候电流要高，就是所谓的过流，它导致的后果往往比突然断电还要严重。突然送电，还可能对仪器其它附属设施包括动力气系统，恒温系统，除尘装置等一些其它附件造成损坏。3、对X荧光光谱仪突然停送电的预防措施及解决方法对于X荧光光谱仪突然停送电这种情况，我们目前主要还是预防为主，因为一旦发生突然停电或者突然送电的情况，很容易造成不可逆转的危害，如果是那样的话，只能通过更换被损零部件来解决，这样就造成了不小的经济损失，因此我通过仔细查阅相关资料，总结了如下几点预防措施：第一、人为因素是最主要的因素，操作人员一定要严格按照操作规程进行操作，切不可违规操作。第二、仪器要有自己的专用供电线路。为避免意外情况发生，应为仪器配置合适的UPS（Uninterruptible Power System ），即不间断电源。UPS是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时，UPS立即将机内电池的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS设备通常对电压过大和电压太低都提供保护。对波长色散型X 荧光光谱仪来说，选择2030KVA的UPS是适用的。另外，当供电异常时，及时与供电部门协商联系，严格按照仪器要求的正常开关机程序进行操作。第三、真空系统容易出问题的地方主要有3部分：真空泵、样品室、光谱室。分析样品时，在快门打开之前，真空泵是与样品室相通的。当采用压片法进行分析时，由于抽真空会使一部分粉末抽到样品室内，因此，应该定期（一个季度一次）对快门台和样品室进行拆卸和清洗。另外，由于 X 射线的长期照射，快门的“”形密封环会慢慢失效，因此，需要一年更换一次。第四、对于系统软件的预防措施主要是做好备份，保证系统出现问题后数据不丢失，还有就是对系统软件进行适时的升级。第五、冷却水系统的预防措施是其最佳冷却水温为 2224，一般不能超过 30，超过 35则使用寿命会大大降低。内部循环水用于冷却阳极靶附近的光管头部分，因此要求内部循环水为电导率很低的去离子水（必须保证该冷却水的电导率2 scm），以防突然来电瞬间高压击穿导致 x射线光管损坏。X光管高压电源稳定性的要求很高，冷却水箱内放置离子交换树脂，内部循环水通过仪器内部的去离子树脂降低电导率。树脂会年久失效，因此当高压发生器无法启动时，可检查一下内部循环水的电导率，如果电导率降不下来（电导率2 scm时），就必须将旧的离子交换树脂取出，装入合乎要求的新离子交换树脂。另外，内部循环水的水位过低，也会导致高压发生器开不起来。其次按照停电时间的长短对光管进行老化（normal和fast），停电大于48小时用fast老化，停电在24和48小时之间用normal老化。4、结论本文主要论述了突然停送电给波长色散型X 荧光光谱仪所带来的影响，为确保生产的安全、优质、高效，操作人员应该严格按照操作规程进行操作，保证仪器有自己的专用线路，选用合适的不间断电源（UPS），除此之外，还应尽量做到每次停电之前提前关机，以避免突然停电和马上送电所带来的影响，万一发生突然停送电这种情况，操作人员应当按照应急处理办法先行处理，并及时联系维修人员进行修理，