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【讨论】从纯技术角度,讨论X光管的寿命问题。

X射线荧光光谱仪(XRF)

  • 经常在网上看到大家讨论X光管的寿命问题,实际上,可能每个人描述的都不是一件事情,因为X光管的功率不同,并且差别很大,从几瓦到几千瓦,各种功率X光管的设计寿命就相差很多。比如灯丝电流,50W的光管只要几安培,400W的要将近10安培,2000W的要十几安培,4000W的要几十安培,那么对灯丝的消耗就相差很多。按照目前的情况来说,一般手持式EDXRF在几瓦,台式EDXRF仪器X光管的功率在几十瓦,固定道的WDXRF一般在几百瓦,而扫描道的WDXRF要用到几千瓦。另外,X光管的寿命和每个用户的仪器使用状态有很大的关系,比如,使用时,越接近光管的设计功率,使用寿命就越短;因此,X光管的寿命问题比较复杂。一般来说(并不是很严格),功率越大的X光管,寿命就相对要短一些。
    当然,这里不包括那些完全出于商业目的在这里胡说八道的人,事情往往会这样,越是在技术上一窍不通的人,就越敢胡说八道。
    X光管从结构上分为大致可以分为侧窗管,端窗管等等,从靶的结构上可以分为旋转靶,固定靶;反射靶、透射靶等等;另外,靶的材料根据不同的应用也各不相同,比较常用的有钨靶、钼靶、银靶、铑靶、等等很多。另外,X光管也可以按照功率大小进行分类。特别需要指出的是,目前,X光管在国内已经完全能够批量生产,质量也完全可以保证;很多国外的X光管,都是在中国进行生产的,特别是中小功率的X光管。X光管的寿命,主要由以下三个方面决定:灯丝、靶材、真空。X光管的工作过程是:灯丝加热产生的自由电子,在高压电场进行加速,轰击到靶材上,产生靶材的特征X射线和韧致辐射。
    X光管的寿命主要决定于:
    1、X光管真空是否能够长期保持
    2、灯丝是否容易烧断
    3、靶材是否能够经受长期的高速电子轰击
    另外需要强调的是:X光管是功率器件,它的散热效果对X光管的使用寿命也至关重要。
    我想说明的是,对于X光管的寿命问题,只要我们明白了它的结构、原理、失效的过程,我们就可以对此问题做出一个理智的判断了,而不会只是听仪器生产商片面的宣传了。
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  • nameylf

    第1楼2007/10/15


    一个典型的侧窗X光管结构示意图

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  • nameylf

    第2楼2007/10/15

    我们继续来讨论X光管的寿命问题:
    前面我们已经谈过,X光管的失效主要有三个方面,灯丝、靶材、真空。因为X光管的真空密封是石英玻璃的,因此,真空能够长期保持与否,很重要的问题就是密封材料的(石英玻璃)的品质,吹制的工艺、玻璃与金属部件之间的结合密封工艺等诸多因素,另外很重要的一点是整套部件的热密封性能(因为X光管是功率部件,它在工作的时候温度是很高的),特别是在冷热交替的情况下。
    X光管在装配到仪器里面的时候,还要增加一个X光管冷却套,一方面是在冷却套内增加散热媒介(大功率时还要采用外循环)进行散热,另外也起到射线辐射防护的作用,一般会采用金属材料。所以我们在仪器里看到的X光管,不是X光管的裸管,而是冷却套部分。
    靶材和灯丝的问题比较简单,主要要求材料纯度要高,份量要足(开个玩笑)。因为在X光管工作时,灯丝和靶材都在消耗中。

    nameylf 发表:
    一个典型的侧窗X光管结构示意图

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  • jwjia2000

    第3楼2007/10/15

    经常在网上看到大家讨论X光管的寿命问题

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  • nameylf

    第5楼2007/10/15

    另外,XRF仪器的使用方法和使用环境也会影响X光管的使用寿命。因此,我们在使用XRF仪器的时候,也要特别注意几点:1、打开和关闭X光管系统时,要逐渐的增加和逐渐降低X光管的管流和管压,不要突然增加、或者在较高的管流和管压的状态下突然关闭X光管的高压电源,如果有外循环冷却系统,也不要在大负载工作以后,马上关断冷却系统。2、在使用环境上,一定要保证环境的温度和湿度条件,特别是在南方潮湿的天气环境下,更要特别注意。仪器实验室必须安装空调设备。3、仪器的使用环境中,不能有酸雾存在,也就是说,XRF仪器不要和化学实验室在同一个房间内。因为X光管和探测器都有用金属铍做的窗口,金属铍很容易被酸腐蚀。
    个人愚见,欢迎斧正,共同讨论。

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  • leimeng

    第6楼2007/10/15

    谢谢,讨论精彩,学习受教!

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  • Canny

    第7楼2007/10/15

    楼主说的很到位,以前我们学校的XRF就是因为没有保养好,所以现在都快瘫痪了

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  • wangchx476

    第8楼2007/10/15

    很到位,大家都来学习学习!

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  • ranliu

    第10楼2007/10/15

    怎么提高寿命呢?

    jwjia2000 发表:经常在网上看到大家讨论X光管的寿命问题

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  • huibingzhang

    第11楼2007/10/16

    但,无论哪一种X光管,还是有一个出厂耐用时间指标的。

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  • nameylf

    第12楼2007/10/16

    设计寿命是无法提高的。对于使用者来说,只能按照正确的使用方法,尽量延长X光管的使用寿命。对于日常操作来说,就是要保证仪器的环境条件;另外,很重要的一点就是,慢加管压和管流,慢减管压和管流。另外,只要能够满足测量精度,尽量不要让X光管满功率运转。高功率运行过后,一定要让仪器在X光管不工作的情况下,让冷却系统再运转一会,然后再关机。

    ranliu 发表:怎么提高寿命呢?

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