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X射线衍射仪电路板抄板开发研究

X射线衍射仪除了支持常规衍射的数据扫描方式外,还可以支持透射的数据扫描方式。透射模式的分辨率远高于衍射模式,适合用于结构解析等领域,衍射模式衍射信号强,更适合实验室常规物相鉴定使用。另外透射模式时,粉末样品可以是微量的,适合样品量比较少,不满足衍射方式的样品制备要求的情况进行数据获取。


案例详情

技术参数:
●管电压:10~60kV由计算机终端自动控制(1kV/step);
●管电流:5~80mA由计算机终端自动控制(1mA/step);
●管电压、管电流稳定度≤0.01%;
●额定输出功率:3KW;
●有过压、过流、过功率、无压、无水,X光管超温保护;
●光闸开关由计算机终端自动控制;
●系统综合稳定度≤0.3%;
●防护系统为双重防护,且光闸窗口与防护罩连动,铅门打开光闸自动关闭. 射线防护达到国家标准要求,不大于0.3μSv/h;
一、核心控制技术

本X射线衍射仪采用进口可编程序控制器(PLC)技术,展现出卓越的性能特性。其具备出色的抗干扰能力,能够有效抵御外界各种电磁干扰,确保仪器在复杂的电磁环境中稳定运行,从而实现高压控制部分近乎零故障率的卓越表现。通过PLC与微机的高效接口连接,达成了微机终端对仪器高压的精准开关、平稳升降以及光闸的灵活开关控制,极大地提升了仪器的自动化操作水平,同时显著增强了整体性能的稳定性与可靠性,为仪器的长时间、高精度运行奠定了坚实基础。

二、高精度测角仪

高精度测角仪是本仪器的一大亮点,它采用先进的轴编码器结构设计。这种结构赋予其极小的最小步进角,仅为0.001°,在低角度扫描功能方面表现超强,能够从最低0.2°起始进行扫描操作,为小角衍射研究提供了极为精准且适用的测量手段,有力地推动了相关科研领域的深入探索与发展。

三、各组件详细参数

(一)X射线发生器(进口PLC控制技术)

控制优势显著:

依托进口PLC(可编程控制器)控制技术,仪器呈现出高度自动化的工作模式,故障率被控制在极低水平。其强大的抗干扰能力确保了系统在各种复杂工况下的稳定运行,有效延长了整机的使用寿命。通过PLC与计算机的接口连接,实现了光闸开关、管压管流升降的自动精准控制,并且具备自动训练X光管的实用功能。

电气参数精准:

电源电压(单相)稳定在交流220V±10%,额定功率达3kW,可满足仪器在不同工作状态下的电力需求。管电压调节范围为10~60kV,步长1kV;管电流调节范围为5~80mA,步长1mA,且稳定度极高,≤0.01%,能够为X射线的产生提供精确且稳定的能量输出。

完善的保护机制:

仪器配备了全面的保护功能,涵盖无压、无流、过压、过流、无水、X光 管超温等多种异常情况的保护。一旦出现上述任何一种异常,仪器能够迅速响应,采取相应的保护措施,避免设备损坏,保障仪器的安全稳定运行。

(二)测角仪

智能控制与高精度结构:

用计算机智能控制测角仪的转动,无论是步进还是步退操作,均能实现精准控制。同时,具备自动角度校正功能,可有效消除空程和丢步检测误差,确保测量角度的准确性。其采用的蜗轮、蜗杆结构设计,进一步提升了测角仪的精度与使用寿命,为长期稳定的高精度测量提供了坚实保障。

精确的测量参数:

衍射圆半径设定为185mm,2θ角扫描范围宽广,可在0~164°或-30~165°之间灵活选择,扫描速度在0.005~1.27°/s或0.3~76.2°/min之间多档可调,以适应不同的测量需求。2θ角重复精度高达≤0.001°,最小测量准确度≤0.005°,最小步进角度≤0.001°,这些高精度的测量参数充分彰显了测角仪的卓越性能,能够满足各类复杂的衍射测量任务要求。

(三)记录控制单元

在吸收进口帕纳科衍射仪记录控制技术的精华基础上,融入先进技术(PLC控制技术)并采用先进器件,对硬件及软件系统进行了深度优化改进。配备闪烁计数器作为计数装置,其计数器高压可在0~2000V范围内连续精准调节,计数方式支持微分或积分方式灵活选择。探测器高压稳定度表现优异,优于±0.01%,能谱分辨率对于闪烁计数器可达≤50%,为精确的数据采集与分析提供了有力支撑。

(四)循环制冷系统

采用独具特色的带制冷功能的循环水装置。该装置具备自动控制水温功能,并能够实时显示X光管温度,温度范围可根据实际需求自动选择。其自带制冷系统,无需外接循环水冷却装置,极大地简化了设备的安装与使用流程。采用不锈钢水泵,有效降低了运行噪音,同时彻底消除了水锈的产生隐患,有效避免了X射线管因水锈堵塞而引发的故障,确保了仪器的稳定运行与长期可靠性。其结构可根据实际应用场景选择一体式或分体式,工作温度范围为0 - 50°C,工作电压为220V,完善的保护功能进一步提升了系统的安全性与稳定性。

(五)高压变压器

高压变压器的介电电压高达100kV,能够为X射线发生器提供稳定且强大的高压支持,确保X射线的产生与输出满足仪器的工作要求。

(六)X射线管

X射线管功率为2kW,焦点尺寸为1×10mm,可根据不同的测量需求选择Cu、Mo、Co、Fe、Cr等多种靶材,以适应不同物质结构分析对X射线波长的要求,为广泛的科研与检测应用提供了多样化的选择。

(七)X射线防护罩

X射线防护罩的设计充分考虑了辐射安全防护要求,其散射计量控制在极低水平,防护罩外射线计量不大于0.3μSv/h,有效保障了操作人员的人身安全与周边环境的辐射安全。

(八)控制软件及应用软件

控制软件功能强大且智能化程度高,可自动控制衍射仪系统进行连续扫描或阶梯扫描,并同步进行高效的数据采集工作。能够实现衍射峰测量、净强度测量、测角仪转动、测角仪步进和步退、测角仪调整2θ校准、管电流、管电压、光闸控制等一系列复杂操作的精准自动化控制,为用户提供了便捷、高效、精准的仪器操作体验,极大地提高了工作效率与测量精度。

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