ZSX Primus II型X射線熒光光譜儀測角儀故障處理與維護(hù)

劉江斌, 祝建國

(國土資源部 蘭州礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢驗(yàn)中心，甘肅 蘭州 730050)

測角儀是X射線熒光光譜儀的核心部件，采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，渦輪、蝸桿轉(zhuǎn)動控制θ-2θ軸. 探測器臂和晶體圍繞共同的軸旋轉(zhuǎn)，并以2∶1的比例嚙合，當(dāng)晶體轉(zhuǎn)一個θ角，探測器的臂就轉(zhuǎn)動2θ角. 測角儀轉(zhuǎn)動的正常與否不僅直接影響著晶體和探測器的角度，更決定著元素的測定條件和測定強(qiáng)度. 本文就ZSX Primus II型X射線熒光光譜儀測角儀在日常工作中經(jīng)常出現(xiàn)的故障進(jìn)行了歸納總結(jié)，結(jié)合相關(guān)資料[1-2]，分析了故障產(chǎn)生的原因，提供了科學(xué)快速的排除方法，對操作人員有一定的參考價值.

1 機(jī)械運(yùn)動故障

故障現(xiàn)象一： 儀器初始化無法完成，報警顯示：2θ(F-PC)沒有移動到-SD位置.

原因分析：初始化是儀器自動檢查各機(jī)械部件正常運(yùn)行并將其恢復(fù)至最初始狀態(tài)(即-SD位置)的過程. ZSX Primus II型X射線熒光光譜儀初始化的步驟是開機(jī)聯(lián)動后,晶體驅(qū)動輪與θ角驅(qū)動輪(如圖1a所示)同時啟動，晶體轉(zhuǎn)動到初始1號位(即LIF1)，θ回到初始位置. 接著進(jìn)行樣品室初始化，最后2θ角(如圖1b所示)初始化，此時F-PC(流氣式正比計數(shù)器)同時轉(zhuǎn)動，以上過程順利執(zhí)行后，初始化程序才算結(jié)束. 一般來說，F(xiàn)-PC的驅(qū)動很少有故障，故障主要來自測角儀驅(qū)動桿(如圖1d所示)轉(zhuǎn)動不暢導(dǎo)致2θ角與F-PC未同步運(yùn)動，引起儀器報警.

故障現(xiàn)象二：儀器在使用過程中，當(dāng)一個樣品測試完成，開始測試第二個樣品時，儀器雖然未產(chǎn)生報警信息，但θ-2θ聯(lián)動角度轉(zhuǎn)動過程中發(fā)出異常摩擦聲響.

原因分析：測試過程中一般采用優(yōu)化測量順序，此時晶體角度需要從最大回到最小，轉(zhuǎn)動幅度較大，若驅(qū)動桿與測角儀渦輪(圖1c)齒輪咬合不嚴(yán)或上面有臟污，轉(zhuǎn)動大時就會發(fā)出卡塞異常聲音.

圖1 測角儀Fig. 1 Goniometer

故障處理方法：以上兩種故障主要是由驅(qū)動渦輪與驅(qū)動桿齒輪咬合不嚴(yán)或臟污引起. 排除方法：(1) 關(guān)閉主機(jī)電源，確保大氣狀態(tài). (2) 移除樣品盒及其墊板，拆下測角儀面板，露出測角儀(圖1). (3) 一邊用手緩慢轉(zhuǎn)動θ角驅(qū)動輪(圖1a)，一邊用不易掉屑的紙巾蘸酒精對驅(qū)動桿螺紋(圖1d)擦洗，同樣方法對2θ角驅(qū)動輪(圖1b)驅(qū)動桿螺紋進(jìn)行擦洗去污后均勻涂上少量型號為VADEN MSNO.20B的專用潤滑脂. (4) 由于儀器空間有限，操作只能在儀器正面進(jìn)行(圖1)，對測角儀渦輪齒輪需要按順序逐段進(jìn)行清洗維護(hù). 先用小毛刷(最好用不掉毛的硬刷或類似物)蘸上酒精清洗外露齒輪，除去表面鐵末及灰塵，及時均勻涂上少量型號為VADEN MSNO.20B的潤滑脂. (5) 轉(zhuǎn)動θ、2θ角驅(qū)動輪，按上述操作步驟對下一段齒輪進(jìn)行清洗、加脂. 循環(huán)操作直至完成對整個渦輪齒輪的維護(hù)處理. (6) 恢復(fù)面罩與樣品盤，重新開機(jī)，初始化正常，測試角度運(yùn)行也無雜音現(xiàn)象產(chǎn)生.

2 角度偏移故障

故障現(xiàn)象：在測試過程中，發(fā)現(xiàn)測試強(qiáng)度下降較大，測試結(jié)果嚴(yán)重失真.

原因分析：在光管運(yùn)行正常的情況下，強(qiáng)度忽然下降一般都是因測量角度偏移所致. 而角度偏移主要有兩種情況:一是測角儀偏移，二是衍射晶體傾角發(fā)生變化.

故障處理方法:首先要確定角度偏移屬于上述哪種情況.以銅板做測試樣片，20 kV-2 mA，選用LIF1晶體掃描CuKa線2θ角，鋁板選用PET晶體掃描ALKa線2θ角,若發(fā)現(xiàn)CuKa線和ALKa線的2θ角與理論角度同方向偏移，即峰值角度一致變大或變小，可判定偏移是由測角儀故障引起；若峰值角度一個變大，一個變小，規(guī)律不一致，即可判定是衍射晶體傾角變化故障.

2.1 測角儀故障處理

拆下測角儀面板，恢復(fù)樣品盤. 啟動程序進(jìn)行初始化，設(shè)置真空狀態(tài)，管壓流：20 kV-2 mA. 打開“檢測測量”程序，選用銅板樣片，設(shè)定 CuKa線2θ角為45.01，LIF1晶體，進(jìn)行強(qiáng)度不間斷測量.此時用螺絲刀松開2θ角驅(qū)動桿上的固定螺絲(圖1e處)，在保持刻度不變的情況下(圖1b)，一邊小范圍緩慢左右轉(zhuǎn)動驅(qū)動螺紋(即人為轉(zhuǎn)動測角儀)，一邊觀察記錄測定強(qiáng)度，強(qiáng)度最大處即可確定為實(shí)際正確的位置，及時固定螺絲.測定其他譜線，角度、強(qiáng)度基本會恢復(fù)正常.

2.2 衍射晶體傾角變化故障處理

衍射晶體傾角變化時，只能逐塊調(diào)整.以LIF1晶體為例，具體操作如下：關(guān)閉X射線光管，旋開分析室蓋上真空閥門，將大氣放入樣品室，開啟大氣狀態(tài)模式.重新初始化儀器，打開分析室蓋子,確認(rèn)晶體、探測器位置正確,將晶體專用調(diào)整桿固定在晶體架上旋動缺口處.開啟X射線管20 kV-2 mA，打開“檢測測量”程序，選用銅板樣片，設(shè)定 CuKa線2θ角為45.01，進(jìn)行強(qiáng)度不間斷測量.用手一邊緩慢轉(zhuǎn)動調(diào)整桿，一邊觀察電腦屏幕上實(shí)時測量強(qiáng)度，左右旋轉(zhuǎn)直至找到強(qiáng)度最大處，即晶體最佳位置. 恢復(fù)儀器各部分面罩，開機(jī)測量，強(qiáng)度基本回到故障前數(shù)據(jù).

需要說明的是，由于X射線對人體有損害，操作過程中一定要注意保護(hù)身體，盡量避免X射線直射.