便携式X射线衍射仪XRD-Terra介绍.doc

一、XRD-Terra生产厂商以及荣誉客户信息
美国Innov-x公司是全球著名的便携式XRD及便携式XRF系统生产商，该公司的产品被欧美的许多科研单位和地矿部门所使用，在便携式XRD及XRF行业具有很高的知名度。作为唯一的销售代理和技术支持供应公司的深圳市莱雷科技发展有限公司注册于深圳市宝安区，从2006年开始面向我国科研单位以及企业部门提供便携式XRD及XRF的销售和技术服务，是一家具有良好技术以及负责人的公司。便携式XRD及XRF的大部分用户是国外研究机构及我国各大地矿部门及研究所，如美国宇航局、美国洛斯阿拉莫斯国家实验室、美国能源部、美国喷气推进实验室、美国中西部研究所、印第安纳大学、马萨诸塞大学、北京科技大学、北京化工大学、中国地质大学、广东省核工业地质局、广州市特种设备检测研究院、四川省冶金地质勘查局、山东省地质矿产勘查院、西南石油大学-成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室、中石化、中石油、深圳市海滨制药有限公司等。
二、XRD-Terra原理简介
1、XRD-Terra仪器原理
XRD-Terra是XRD家族中一款颠覆性的产品，采用最新的2D-XRD技术，与传统大型台式1D-XRD相比较，具有原理构造上的创新，其表现在：
1） 采用透射衍射几何技术：即X光束直接穿透样品，探测器接收的是 透过样品的衍射光束而非传统台式机探测器接收的反射光束。
2） 采用大面积二维CCD探测器而非传统一维计数器，探测面积为1024 x 256 pixels，且能同步进行XRD和XRF信息采集。
3） 采用样品振动系统（NASA专利），不使用传统测角仪，在样品检测过程中，X光束和探测器均静止不动，而所检测样品通过磁性连锁装置高速振动，以获取衍射信息。

XRD基本原理—布拉格定律 XRD-BTX原理构造图 XRD-Terra机体
2、XRD-Terra测试原理
XRD-Terra测试分为三步，启动仪器（无需仪器校正）—制样装样—检测。使用XRD-Terra专门配置的样品制备系统，将样品研磨成粉末（粒径D<150um），然后装填进样品室中（样品量m~15mg），X光束穿透样品，探测器接收衍射光束，形成衍射图谱，得到样品信息。

1）样品制备及装填

碾碎 滤筛 取样 装填
2）样品测试过程

X光束照射样品 样品对X光束产生衍射 探测器接收衍射线 形成衍射图谱
3）检测结果

XRD衍射图谱 XRF图谱
三、XRD-Terra结构系统
X光管、X射线准直器、探测器、冷却系统、样品振动系统、电池电源系统、WIFI生成系统为Terra的主要的部件，其构成了整个BTX系统。
X光管为微焦X射线管，靶材标准配置为Cu、Co，并可根据检测样品情况选择使用Cr、Fe、Ni、Mo、Ag、Wu等。管电压为30kv，管电流为0.3mA,功率为10w。低功率管压保证了射线管长使用寿命，正常使用至少达10年。微焦X射线管保证了X射线良好的聚焦性。
X射线准直器采用针孔准直系统，替代传统大型台式机的光学校准部件， 光栅作用一致。
探测器采用二维CCD探测器，探测面积1024 x 256 pixels，该探测器可有效识别衍射光束和荧光光束，对能量和位置极度灵敏，可同步进行XRD及XRF分析。
冷却系统采用Peltier电子制冷，可有效保证探测器正常工作温度（-45°C）
样品振动系统（NASA专利）替代传统测角仪，该装置使得样品在样品室中以6000HZ的频率振动，保证样品检测的多角度，同时提高检测样品的统计量。
电源系统使用110V / 200V电压，电池系统为锂电池，热插拔，独立供电可支持仪器4-6小时工作时间。
仪器内部自带WIFI无线生成系统，可通过该装置与笔记本电脑远程连接，实现仪器的操控和数据传输。
四、XRD-Terra与同类产品的比较及特点

XRD-Terra是世界上首款真正意义上的便携式X射线衍射仪，与传统X射线衍射仪相比较，具有以下特点：

XRD-Terra
大功率台式机

图像

原理
透射衍射几何技术
2D-XRD
反射衍射几何技术
1D-XRD

构造
一体机便携式设计
二维CCD探测器
使用电子制冷，无需水循环冷却系统
无测角仪，代之以样品振动系统
使用WIFI无线连接，无机械移动部件
大型台式机体
一维计数器
使用水循环冷却系统
使用测角仪，步进扫描检测样品
使用有线连接，有机械移动部件

参数性能对 比

能同时进行XRF元素分析
二维CCD探测器，全谱接收
使用环境温度-20°— 35°C
电子制冷系统
样品制备更简单，无需制片，粒径<150um即可
样品振动系统，可消除晶体择优取向，增加检测样品的数量，适合大颗粒样品
操作使用简单，无需复杂参数设置和校正
几无耗材，保养费用较低，
无需专业实验室，
可满足现场检测使用，
可防尘、防雾、防震动

只能进行XRD分析
一维计数器，步进扫描
使用环境温度15℃～+25℃
水循环冷却系统
制样复杂，样品需刮平打磨压片，粒径<10um
样品制备要求较高，必须消除择优取向
操作使用较为复杂，需根据不同样品设置不同参数
建立专业的实验室，并保证供电供水恒温湿度
需专业人员操作使用，保养费用较高

五、XRD-Terra的独特性
XRD-Terra的独特性表现在：
1） 便携式：整机质量14.5kg，一体机设计，无任何机械移动部件，
机体携带电池系统，无外接电源可实现独立工作，支持野外考察。
2） 集成性：XRD与XRF技术集成，可同步对样品进行XRD及XRF分析，提供物质成分、物相及结构信息。
3） 简便性：包括仪器操作的简便性和样品制备的简便性。仪器操作一键式按钮设计，无需校正，自动检测，无需额外关注和小心高压系统和水循环冷却系统（仪器无额外高压和水循环冷却系统）；样品制备无需制片、压片、刮平等，只需经过粉碎、滤筛、装样三步，整个过程只需3分钟。
4） 无线传输：仪器自动产生局域网络，通过WIFI与笔记本电脑实现无线连接，可实现远程操控和数据传输，也可通过数据线有线连接。
5） 良好的环境适应性：专为美国火星计划地质考察而研制，仪器可防雾、防尘、防震动，能适应恶劣的使用环境。
6） 低廉的维护成本：低功率X射线管，可延长射线管功率（正常使用10年），无需使用水循环冷却系统，节约能源。
六、XRD-Terra的具体性能和参数
XRD-Terra系统包括数据采集系统、分析软件、数据库三大块。
数据采集系统为XRD-Terra仪器，由X光管、X射线发生器、样品振动系统、二维阵列面探测器等组成。分析软件配置国际上通用的XPOWDER软件，能够实现样品的物相分析、晶胞分析（晶体结构）、应力分析等。数据库为国际上最权威的ICDD数据库PDF，以实现样品的精确定位。
XRD-Terra系统详细性能参数见下表：
XRD-Terra性能参数表
机体规格
尺寸
485 x 392 x 192 mm
重量
14.5 kg
供电系统
交流电
变压器110V / 200V ，波动<10%
电池系统
DC锂电池，可支持仪器4-6小时工作，热插拔

X光管
光管类型
Co/Cu可根据用户选择其他靶材
管电压
30kv
管电流
300uA
功率
10w

X射线发生器
输出功率
90w
射线防护
磁性联锁装置及辐射防护屏
辐射能级
<0.5 mRad/Hr

样品振动系统
(取代测角仪
NASA专利)
振动频率
6000Hz
角度范围
5°— 55°（2θ）
最小步长
0.001° θ
推荐步长
0.04°（2θ）
样品要求
m~15mg /d<150um

探测器
类型
2D CCD
面积
1024 x 256 pixels
制冷
2D Peltier
效率
>98%
XRD分辨率
0.25°（2θFWHM）
XRF分辨率
230 eV (at 5.9 keV)
数据收集系统
仪器操作系统
基于 OS 的Linux操作系统
内存容量
40Gb

数据处理系统
电脑配置
独立于仪器，根据使用需要选择
分析软件
XPOWDER
数据库
PDF/ AMCSD

使用环境
温度
-10°— 35°C
防尘

防雾

防震动

七、使用XRD-Terra检测样品所得XRD衍射图谱
1、标准物质——石英衍射图谱（Cu靶）

2、岩石土壤样品——衍射图谱（Co靶）