X-SPEC
Портативный рентгенофлуоресцентный анализатор
- Быстрота анализа
- Диапазон измеряемых элементов - от 12Mg до 92U
- Уникальная рентгенооптическая схема
- Специальное программное обеспечение
- Исполнение в высокозащищённом корпусе
- Применение для измерения в потоке на заводских линиях
ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ
Назначение
Прибор предназначен для качественного, полуколичественного и количественного элементного анализа твёрдых и жидких образцов. Одновременно определяемые элементы: от 12Mg до 92U.
Одно из важнейших качеств портативных приборов — возможность проведения измерений вне лаборатории: в полевых условиях, в цехах, на строительных площадках и т. д.
Особенности
- Рентгеновская трубка малой мощности
- Рентгенооптическая схема анализатора построена на основе геометрии инверсионного зонда, позволяющей значительно уменьшить влияние изменения расстояния от исследуемого объекта до детектора, а также влияние неровностей образца на результаты измерений
- Измерения на воздухе и в гелиевой среде
- Видеокамера для визуального контроля области измерения
- Портативность
- Возможность управления прибором с мобильного телефона
Принцип действия
Принцип действия анализатора основан на возбуждении атомов пробы и последующей регистрации спектра рентгеновской флуоресценции материала исследуемого образца. Энергии характеристических линий спектра соответствуют химическим элементам, содержащимся в образце, а их интенсивность пропорциональна концентрации соответствующих элементов.
В качестве источника первичного рентгеновского излучения используется рентгеновская трубка прострельного типа. При необходимости между пробой и рентгеновской трубкой устанавливается один из фильтров первичного излучения. Фильтры позволяют повысить чувствительность спектрометра для определенных элементов. В зависимости от объекта и задачи возможна смена коллиматоров первичного излучения, позволяющих формировать пятно облучения нужного размера.
Флуоресцентное излучение регистрируется кремниевым дрейфовым детектором с охлаждением элементами Пельтье, сигнал с которого обрабатывается электронной схемой и преобразуется в спектр. Положения пиков в спектре соответствуют энергиям характеристических линий элементов, а амплитуды (площади) пиков пропорциональны интенсивностям излучения.
Блоки регистрации и детектирования расположены внутри корпуса в измерительной камере. Для предотвращения загрязнения и защиты от повреждения трубки и детектора частицами пробы на окошко измерительной камеры натянута лавсановая пленка. Для определения «легких» элементов (от 12Mg до 20Ca) измерения проводят в гелиевой среде (опционально). Для визуального контроля области анализа в приборе может быть установлена видеокамера (опционально).
Прибор выполнен в металлическом противоударном (опционально — пластиковом) корпусе, обеспечивающем степень защиты по стандарту IP64.
Анализатор может быть сопряжен с любым вычислительным устройством на базе операционной системы Windows или Android. Управление и контроль за состоянием спектрометра осуществляется при помощи специального программного обеспечения. Различные режимы работы программного обеспечения позволяют проводить измерения и обрабатывать спектральную информацию как для рутинных анализов, так и для научных исследований.
Комплектность
Базовая комплектация включает:
- аналитический блок в металлическом корпусе (опционально — пластиковом)
- программное обеспечение для работы со спектрометром
- набор контрольных образцов
- комплект запасных инструментов и принадлежностей
Дополнительные опции:
- планшетный компьютер
- видеокамера для визуального контроля объекта исследования
- газовый гелиевый пост
- проточная кювета и набор принадлежностей для ее крепления к спектрометру
- рукоятка
- аккумуляторные батареи и зарядное устройство
- сумка с наплечным ремнем
- набор для пробоподготовки сыпучих и твердых образцов
- противоударный кейc
- защитный раструб для анализа большой площади (до 10 см в диаметре)
- компактный штатив для работы в лабораторных условиях
- телескопический шест для анализа труднодоступных объектов
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
| Тип рентгеновской трубки | Прострельная |
| Максимальный режим источника питания рентгеновской трубки |
Ua до 40 кВ; Ia до 100 мкА; P до 4 В·А
или Ua до 50 кВ; Ia до 200 мкА; P до 10 В·А* |
| Материал анода рентгеновской трубки | Rh (Ag, W, Au, Pd, Ta*) |
| Параметры фильтрации первичного излучения рентгеновской трубки | Установка требуемого фильтра вручную (выбор материала и толщина фильтров согласуется с заказчиком) |
| Коллимация рентгеновского пучка | От 0,1 мм до 5 мм (размер коллиматоров согласуется с заказчиком) |
| Тип детектора | Кремниевый дрейфовый с электроохлаждением (Si-Pin детектор*) |
| Количество каналов системы регистрации | 1024 — 8196 (настраивается по согласованию с заказчиком) |
| Энергетическое разрешение | < 130 эВ (< 180 эВ при использовании Si-Pin детектора) для линии Mn Kα |
| Атмосфера камеры образцов |
|
| Максимальная потребляемая мощность | 25 В·А |
| Габаритные размеры | 295 × 295 × 92 мм |
| Масса | 2 кг |
* — дополнительные опции
ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СПЕКТРОМЕТРА
| Управление спектрометром |
|
| База стандартных образцов |
|
| Качественный анализ |
|
| Обработка спектра |
|
| Сравнение спектров |
|
| Методы количественного анализа |
|
| Учет матричных эффектов | Есть |
| Пакетная обработка нескольких спектров | Есть |
| Создание отчета по результатам измерений | Есть |
| Пересчет результатов измерений на соединения | Есть |
| Поиск спектров |
|
| База данных материалов | Есть, с возможностью пополнения |
МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ
| Диапазон определяемых элементов | 12Mg (Kα) — 92U (Lα) |
| Спектральный диапазон | 1 — 40 кэВ |
| Энергетическое разрешение | < 130 эВ (< 180 эВ при использовании Si-Pin детектора) для линии Mn Kα |
| Максимальная концентрация определяемых элементов | 100% |
| Минимальная концентрация определяемых элементов | От 10 ppm |
| Долговременная стабильность анализатора (относительное среднеквадратическое отклонение выходного сигнала) | Не более 1% |
| Собственная аппаратурная погрешность | Не более 1% |
| Время анализа пробы | От 5 с |
ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
Управление анализатором может осуществляться как с мобильного устройства с ОС Android по интерфейсу Bluetooth, так и с помощью настольного компьютера или ноутбука / планшетного компьютера с ОС Windows по USB, RS-232 или Bluetooth.
Программное обеспечение позволяет управлять прибором, контролировать процесс измерения и обрабатывать полученную спектральную информацию. Различные режимы программного обеспечения делают его удобным как для проведения полноценных исследований в специализированных лабораториях, так и простых анализов в полевых условиях.
Программный интерфейс для Windows разделен на две пользовательские части: режим измерения и режим эксперта. Приложение для Android содержит только режим измерения с возможностью выполнения количественного анализа по заранее созданной методике. При этом есть возможность выполнять более детальную обработку результатов и создание методик на основе ранее измеренных спектров в Windows.
Режим измерения
В этом режиме устанавливают основные параметры измерений: ток и напряжение рентгеновской трубки, время экспозиции. Параметры могут быть автоматически загружены и проведен количественный анализ по ранее сохраненным методикам измерений. Также в режиме измерения проводят метрологическую поверку прибора.
|
|
|
Режим измерения (Android) |
Режим измерения (Windows) |
Режим эксперта
Этот режим предназначен для обработки полученной спектральной информации, а также для разработки методик проведения экспрессного анализа образцов.
Полученные с помощью режима измерения спектры могут быть подвергнуты математической обработке различными способами. При качественном анализе (возможен в автоматическом режиме) обозначаются линии элементов с учетом пиков вылета (escape peaks) и двойных пиков (double peaks). Спектры можно сравнивать между собой, вычитать, складывать и усреднять, а также искать наиболее похожие из ранее измеренных. Фоновая составляющая моделируется различными способами для повышения точности анализа.
Для проведения количественного анализа предусмотрено несколько методов расчёта: линейная регрессия, метод Лукаса-Туса, в том числе с альфа-коррекцией, способ стандарта-фона с использованием некогерентно рассеянного излучения. Дополнительно в редакторе методик существует возможность создания пользовательских формул для расчёта концентраций и учета ошибок в стандартных образцах по отдельным элементам. В случае отсутствия стандартных образцов может быть использован безэталонный метод фундаментальных параметров.
Разработанные методики сохраняются для проведения серийных измерений. В них включаются все параметры измерений, выбранные стандартные образцы, формулы для расчёта концентраций, в том числе с учетом ошибок в стандартных образцах по отдельным элементам и прочие параметры, заданные при создании методики.
С помощью пакетной обработки спектров возможна быстрая обработка однотипных спектров одинаковым способом.
В режим эксперта также включены функции по пересчету результатов измерений на соединения, расчету пределов обнаружения, редактированию базы стандартных образцов и другие вспомогательные функции.
Предусмотрена возможность вывода результатов обработки измерений и расчета концентраций в виде настраиваемых отчетов.
ОСОБЕННОСТИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
Режим измерения позволяет осуществлять:
- управление основными узлами прибора
- поверку прибора
- расчёт концентраций по методике
- хранение измеренных спектров
- хранение результатов расчёта концентраций (только в Android)
Алгоритмы и программы математической обработки и моделирования спектров и фона для повышения точности анализа включают:
- качественный (возможен автоматический) анализ
- сравнение, вычитание, усреднение спектров
- различные способы моделирования спектров и фона
- учет пиков вылета (escape peaks) и двойных пиков (double peaks)
- полуколичественный анализ методом фундаментальных параметров (безэталонный)
- количественные методы расчета концентраций: линейная регрессия, метод Лукаса-Туса, в том числе с альфа-коррекцией, способ стандарта-фона с использованием некогерентно рассеянного излучения
- редактор методик с возможностью создания пользовательских формул и учета ошибок в стандартных образцах по отдельным элементам
- создание методик автоматических измерений с полным описанием параметров измерения, математической обработки спектров и вариантов расчета
- возможность дополнения программными модулями для решения конкретных задач (специализированные методики анализа, идентификация, сортировка, разбраковка и т. п.)
