XRD-Terra Innov-x XRD物相分析分析儀

美國伊諾斯 便攜式X 射線衍射儀XRD-Terra
1
美國伊諾斯（Innov-x）便攜式X 射線衍射儀XRD-Terra
目 錄
一、XRD-Terra 生產(chǎn)廠商以及榮譽(yù)客戶信息 .............................. 2
二、XRD-Terra 原理簡介 ............................................................. 2
1、XRD-Terra 儀器原理 ......................................................... 2
2、XRD-Terra 測試原理 ......................................................... 3
三、XRD-Terra 結(jié)構(gòu)系統(tǒng) ............................................................. 3
四、XRD-Terra 與同類產(chǎn)品的比較及特點(diǎn) .................................. 4
五、XRD-Terra 的*性 ............................................................. 5
六、XRD-Terra 的具體性能和參數(shù) ............................................. 5
七、使用XRD-Terra 檢測樣品所得XRD 衍射圖譜 .................... 7
1、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)——石英衍射圖譜（Cu 靶） .......................... 7
2、巖石礦物樣品——衍射圖譜（Co 靶） .......................... 7
八、關(guān)于XRD-Terra 的一些疑問 ................................................ 8
1、關(guān)于小功率與微量物質(zhì)的檢測 ....................................... 8
2、關(guān)于15mg 檢測量與檢測的代表性 ................................ 9
3、關(guān)于擇優(yōu)取向的消除 ...................................................... 9
4、關(guān)于熒光效應(yīng)的排除 ...................................................... 9
九、XRD-Terra 的售后服務(wù)體系 ............................................... 10
美國伊諾斯 便攜式X 射線衍射儀XRD-Terra
2
一、XRD-Terra 生產(chǎn)廠商以及榮譽(yù)客戶信息
美國Innov-x 公司是*的便攜式XRD 及便攜式XRF 系統(tǒng)生產(chǎn)商，該公
司的產(chǎn)品被歐美的許多科研單位和地礦部門所使用，在便攜式XRD 及XRF 行業(yè)
具有很高的度。從2006 年開始面向我國科研單位以及企業(yè)部門提供便攜式
XRD 及XRF 的銷售和技術(shù)服務(wù)，是一家具有良好技術(shù)以及負(fù)責(zé)人的公司。便攜式
XRD 及XRF 的大部分用戶是國外研究機(jī)構(gòu)及我國各大地礦部門及研究所，如美國
宇航局、美國洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室、美國能源部、美國噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室、美
國中西部研究所、印第安納大學(xué)、馬薩諸塞大學(xué)、北京科技大學(xué)、北京化工大學(xué)、
中國地質(zhì)大學(xué)、廣東省核工業(yè)地質(zhì)局、廣州市特種設(shè)備檢測研究院、四川省冶金
地質(zhì)勘查局、山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院、西南石油大學(xué)-成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)
及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中石化、中石油、深圳市海濱制藥有限公司等。
二、XRD-Terra 原理簡介
1、XRD-Terra 儀器原理
XRD-Terra 是XRD 家族中一款顛覆性的產(chǎn)品，采用的2D-XRD 技術(shù)，與傳
統(tǒng)大型臺(tái)式1D-XRD 相比較，具有原理構(gòu)造上的創(chuàng)新，其表現(xiàn)在：
1） 采用透射衍射幾何技術(shù)：即X 光束直接穿透樣品，探測器接收的是
透過樣品的衍射光束而非傳統(tǒng)臺(tái)式機(jī)探測器接收的反射光束。
2） 采用大面積二維CCD 探測器而非傳統(tǒng)一維計(jì)數(shù)器，探測面積為1024
x 256 pixels，且能同步進(jìn)行XRD 和XRF 信息采集。
3） 采用樣品振動(dòng)系統(tǒng)（NASA ），不使用傳統(tǒng)測角儀，在樣品檢測
過程中，X 光束和探測器均靜止不動(dòng)，而所檢測樣品通過磁性連鎖裝置
高速振動(dòng)，以獲取衍射信息。
XRD 基本原理—布拉格定律 XRD-BTX 原理構(gòu)造圖 XRD-Terra 機(jī)體
2、XRD-Terra 測試原理
XRD-Terra 測試分為三步，啟動(dòng)儀器（無需儀器校正）—制樣裝樣—檢測。
美國伊諾斯 便攜式X 射線衍射儀XRD-Terra
3
使用XRD-Terra 專門配置的樣品制備系統(tǒng)，將樣品研磨成粉末（粒徑D<150um），
然后裝填進(jìn)樣品室中（樣品量m~15mg），X 光束穿透樣品，探測器接收衍射光束，
形成衍射圖譜，得到樣品信息。
1）樣品制備及裝填
碾碎 濾篩 取樣 裝填
2）樣品測試過程
X 光束照射樣品 樣品對X 光束產(chǎn)生衍射 探測器接收衍射線 形成衍射圖譜
3）檢測結(jié)果
XRD 衍射圖譜 XRF 圖譜
三、XRD-Terra 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)
X 光管、X 射線準(zhǔn)直器、探測器、冷卻系統(tǒng)、樣品振動(dòng)系統(tǒng)、電池電源系統(tǒng)、
WIFI 生成系統(tǒng)為Terra 的主要的部件，其構(gòu)成了整個(gè)BTX 系統(tǒng)。
X 光管為微焦X 射線管，靶材標(biāo)準(zhǔn)配置為Cu、Co，并可根據(jù)檢測樣品情況
選擇使用Cr、Fe、Ni、Mo、Ag、Wu 等。管電壓為30kv，管電流為0.3mA,功率
為10w。低功率管壓保證了射線管長使用壽命，正常使用至少達(dá)10 年。微焦X
射線管保證了X 射線良好的聚焦性。
X 射線準(zhǔn)直器采用針孔準(zhǔn)直系統(tǒng)，替代傳統(tǒng)大型臺(tái)式機(jī)的光學(xué)校準(zhǔn)部件， 光
柵作用*。
探測器采用二維CCD 探測器，探測面積1024 x 256 pixels，該探測器可有效
識(shí)別衍射光束和熒光光束，對能量和位置極度靈敏，可同步進(jìn)行XRD 及XRF 分
析。
冷卻系統(tǒng)采用Peltier 電子制冷，可有效保證探測器正常工作溫度（-45°C）
美國伊諾斯 便攜式X 射線衍射儀XRD-Terra
4
樣品振動(dòng)系統(tǒng)（NASA ）替代傳統(tǒng)測角儀，該裝置使得樣品在樣品室中
以6000HZ 的頻率振動(dòng)，保證樣品檢測的多角度，同時(shí)提高檢測樣品的統(tǒng)計(jì)量。
電源系統(tǒng)使用110V / 200V 電壓，電池系統(tǒng)為鋰電池，熱插拔，獨(dú)立供電可
支持儀器4-6 小時(shí)工作時(shí)間。
儀器內(nèi)部自帶WIFI 無線生成系統(tǒng)，可通過該裝置與筆記本電腦遠(yuǎn)程連接，
實(shí)現(xiàn)儀器的操控和數(shù)據(jù)傳輸。
四、XRD-Terra 與同類產(chǎn)品的比較及特點(diǎn)
XRD-Terra 是世界上真正意義上的便攜式X 射線衍射儀，與傳統(tǒng)X 射線
衍射儀相比較，具有以下特點(diǎn)：
XRD-Terra 大功率臺(tái)式機(jī)
圖
像
原
理
透射衍射幾何技術(shù)
2D-XRD
反射衍射幾何技術(shù)
1D-XRD
構(gòu)
造
一體機(jī)便攜式設(shè)計(jì)
二維CCD 探測器
使用電子制冷，無需水循環(huán)冷卻系統(tǒng)
無測角儀，代之以樣品振動(dòng)系統(tǒng)
使用WIFI 無線連接，無機(jī)械移動(dòng)部件
大型臺(tái)式機(jī)體
一維計(jì)數(shù)器
使用水循環(huán)冷卻系統(tǒng)
使用測角儀，步進(jìn)掃描檢測樣品
使用有線連接，有機(jī)械移動(dòng)部件
美國伊諾斯 便攜式X 射線衍射儀XRD-Terra
5
參
數(shù)
性
能
對
比
能同時(shí)進(jìn)行XRF 元素分析
二維CCD 探測器，全譜接收
使用環(huán)境溫度-20°— 35°C
電子制冷系統(tǒng)
樣品制備更簡單，無需制片，粒徑<150um 即可
樣品振動(dòng)系統(tǒng)，可消除晶體擇優(yōu)取向，增加檢
測樣品的數(shù)量，適合大顆粒樣品
操作使用簡單，無需復(fù)雜參數(shù)設(shè)置和校正
幾無耗材，保養(yǎng)費(fèi)用較低，
無需專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，
可滿足現(xiàn)場檢測使用，
可防塵、防霧、防震動(dòng)
只能進(jìn)行XRD 分析
一維計(jì)數(shù)器，步進(jìn)掃描
使用環(huán)境溫度15℃～+25℃
水循環(huán)冷卻系統(tǒng)
制樣復(fù)雜，樣品需刮平打磨壓片，粒徑<10um
樣品制備要求較高，必須消除擇優(yōu)取向
操作使用較為復(fù)雜，需根據(jù)不同樣品設(shè)置不同
參數(shù)
建立專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室，并保證供電供水恒溫濕度
需專業(yè)人員操作使用，保養(yǎng)費(fèi)用較高
五、XRD-Terra 的*性
XRD-Terra 的*性表現(xiàn)在：
1） 便攜式：整機(jī)質(zhì)量14.5kg，一體機(jī)設(shè)計(jì)，無任何機(jī)械移動(dòng)部件，
機(jī)體攜帶電池系統(tǒng)，無外接電源可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立工作，支持野外考察。
2） 集成性：XRD 與XRF 技術(shù)集成，可同步對樣品進(jìn)行XRD 及XRF 分析，
提供物質(zhì)成分、物相及結(jié)構(gòu)信息。
3） 簡便性：包括儀器操作的簡便性和樣品制備的簡便性。儀器操作一
鍵式按鈕設(shè)計(jì)，無需校正，自動(dòng)檢測，無需額外關(guān)注和小心高壓系統(tǒng)和
水循環(huán)冷卻系統(tǒng)（儀器無額外高壓和水循環(huán)冷卻系統(tǒng)）；樣品制備無需制
片、壓片、刮平等，只需經(jīng)過粉碎、濾篩、裝樣三步，整個(gè)過程只需3
分鐘。
4） 無線傳輸：儀器自動(dòng)產(chǎn)生局域網(wǎng)絡(luò)，通過WIFI 與筆記本電腦實(shí)現(xiàn)無
線連接，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控和數(shù)據(jù)傳輸，也可通過數(shù)據(jù)線有線連接。
5） 良好的環(huán)境適應(yīng)性：專為美國火星計(jì)劃地質(zhì)考察而研制，儀器可防
霧、防塵、防震動(dòng)，能適應(yīng)惡劣的使用環(huán)境。
6） 低廉的維護(hù)成本：低功率X 射線管，可延長射線管功率（正常使用
10 年），無需使用水循環(huán)冷卻系統(tǒng)，節(jié)約能源。
六、XRD-Terra 的具體性能和參數(shù)
XRD-Terra 系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、分析軟件、數(shù)據(jù)庫三大塊。
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為XRD-Terra 儀器，由X 光管、X 射線發(fā)生器、樣品振動(dòng)系統(tǒng)、
二維陣列面探測器等組成。分析軟件配置上通用的XPOWDER 軟件，能夠?qū)?br>美國伊諾斯 便攜式X 射線衍射儀XRD-Terra
6
現(xiàn)樣品的物相分析、晶胞分析（晶體結(jié)構(gòu)）、應(yīng)力分析等。數(shù)據(jù)庫為上zui權(quán)
威的ICDD 數(shù)據(jù)庫PDF，以實(shí)現(xiàn)樣品的精確定位。
XRD-Terra 系統(tǒng)詳細(xì)性能參數(shù)見下表：
XRD-Terra 性能參數(shù)表
機(jī)體規(guī)格 尺寸 485 x 392 x 192 mm
重量 14.5 kg
供電系統(tǒng) 交流電 變壓器110V / 200V ，波動(dòng)<10%
電池系統(tǒng) DC鋰電池，可支持儀器4-6小時(shí)工作，熱插拔
X 光管
光管類型 Co/Cu 可根據(jù)用戶選擇其他靶材
管電壓 30kv
管電流 300uA
功率 10w
X 射線發(fā)生器
輸出功率 90w
射線防護(hù) 磁性聯(lián)鎖裝置及輻射防護(hù)屏
輻射能級(jí) <0.5 mRad/Hr
樣品振動(dòng)系統(tǒng)
(取代測角儀
NASA )
振動(dòng)頻率 6000Hz
角度范圍 5°— 55°（2θ）
zui小步長 0.001° θ
*步長 0.04°（2θ）
樣品要求 m~15mg /d<150um
探測器
類型 2D CCD
面積 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)
數(shù)據(jù)收集系統(tǒng) 儀器操作系統(tǒng) 基于 OS 的Linux 操作系統(tǒng)
內(nèi)存容量 40Gb
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)
電腦配置 獨(dú)立于儀器，根據(jù)使用需要選擇
分析軟件 XPOWDER
數(shù)據(jù)庫 PDF/ AMCSD
使用環(huán)境
溫度 -10°— 35°C
防塵
防霧
防震動(dòng)
美國伊諾斯 便攜式X 射線衍射儀XRD-Terra
7
七、使用XRD-Terra 檢測樣品所得XRD 衍射圖譜
1、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)——石英衍射圖譜（Cu 靶）
2、巖石土壤樣品——衍射圖譜（Co 靶）
花崗巖——特征峰d 值
花崗巖——各物相擬合譜線
美國伊諾斯 便攜式X 射線衍射儀XRD-Terra
8
砂巖(*)——特征峰d 值
砂巖(*)——各物相擬合譜線
八、關(guān)于XRD-Terra 的一些疑問
1、關(guān)于小功率與微量物質(zhì)的檢測
疑問：Terra/BTX 光管電壓30KV，管電流300UA，功率如此之小，能否檢測
得到微量物質(zhì)，并保證檢測精度？
回答：完*夠
原因:
1） 二維面探測器-CCD：
Terra/BTX 使用二維面探測器CCD，收集整個(gè)衍射面內(nèi)的勞厄斑信息,傳統(tǒng)大
型臺(tái)式機(jī)使用一維計(jì)數(shù)器，其只能收集勞厄斑的一個(gè)截面段的信息。因而，探測
器搜集的信息量足夠大。
2） 樣品振動(dòng)技術(shù)（NASA ）：
大型臺(tái)式機(jī)使用反射衍射幾何技術(shù)和步進(jìn)掃描，被測樣品保持固定，使用測
角儀實(shí)現(xiàn)特定角度篩選、衍射并計(jì)數(shù)，每一個(gè)物相的一個(gè)晶粒的一個(gè)衍射面只進(jìn)
美國伊諾斯 便攜式X 射線衍射儀XRD-Terra
9
行一次衍射。
Terra/BTX 使用透射衍射幾何技術(shù)及樣品振動(dòng)技術(shù)，被測物質(zhì)以5000HZ 的頻
率振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)特定角度篩選，同時(shí)，每個(gè)物相的一個(gè)晶粒的一個(gè)衍射面由于樣品
振動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)多次衍射，從而，將較小的入射光束能量轉(zhuǎn)換為較大的衍射輸出
能量
3） 使用樣品振動(dòng)技術(shù)，間接地增大了焦斑面積，使樣品室內(nèi)所有的樣
品都參加衍射，提高了統(tǒng)計(jì)量。
4） Terra/BTX 光管產(chǎn)生的X 射線光束與樣品之間的光路距離<0.5cm，可
以有效地降低X 光束的散射從而保持有效的光束強(qiáng)度；大型臺(tái)式機(jī)使用
測角儀系統(tǒng)，X 光束與樣品之間的光路距離>10cm，這樣散射比較明顯，
需要較高的功率來保證照射樣品的X 光束強(qiáng)度。
2、關(guān)于15mg 檢測量與檢測的代表性
疑問：Terra/BTX 檢測樣品量只需15mg，這樣的檢測量怎樣保證樣品的代表
性和足夠的衍射信息？
回答：Terra/BTX 所檢測的樣品量比大型臺(tái)式機(jī)的檢測量更多
原因：
儀器所檢測到的樣品只是被X 光束所照射并產(chǎn)生衍射的那部分。大型臺(tái)式機(jī)
在樣品制備過程中所需樣品很多，但是，真正被檢測到的樣品只有一個(gè)X 光束焦
斑的面積，一般儀器而言只有3-5mm，考慮其穿透性能，總體而言，所檢測到
的樣品量為10mg 左右。Terra/BTX 由于樣品震動(dòng)系統(tǒng)，被加入到樣品室內(nèi)所有的
樣品由于高速震動(dòng)，都能夠保證被X 光束照射檢測到，因而，其檢測量是制樣時(shí)
所加入的所有量。
3、關(guān)于擇優(yōu)取向的消除
大型臺(tái)式機(jī)：樣品制備時(shí)壓片、刮片，尤其是刮片這個(gè)步驟。因而，其擇優(yōu)
取向的消除主要在于制樣質(zhì)量。
Terra/BTX：樣品震動(dòng)系統(tǒng)的存在，檢測時(shí)，所有樣品會(huì)以5000hz 的頻率隨
即震動(dòng)，從而，*消除了擇優(yōu)取向。
4、關(guān)于熒光效應(yīng)的排除
X 光束照射樣品后，會(huì)產(chǎn)生吸收、散射、熒光、衍射等多種現(xiàn)象，探測器在
接收這些信息時(shí)，往往是不加區(qū)分的，表現(xiàn)在衍射圖譜上，衍射為特征峰，熒光、
散射、吸收等則表現(xiàn)為背景、噪音，尤其是熒光效應(yīng)對衍射分析是有害的。
美國伊諾斯 便攜式X 射線衍射儀XRD-Terra
10
Terra/BTX 使用對能量極為敏感的CCD 探測器，能將熒光能量、散射能量、衍射
能量區(qū)分開來，并分別產(chǎn)生出三種衍射數(shù)據(jù)KaTXT/Film TXT/Thresh TXT，消除熒
光效應(yīng)。
九、XRD-Terra 的售后服務(wù)體系
上海集昊機(jī)電科技有限公司專為中國地區(qū)的伊諾斯產(chǎn)品客戶提供儀器咨詢、
儀器推廣、儀器銷售、儀器安裝、軟件調(diào)試、使用培訓(xùn)、儀器校驗(yàn)、硬件維修與
維護(hù)等服務(wù)。該公司的售后服務(wù)體系由美國總公司主導(dǎo)，中國服務(wù)中心總直
接負(fù)責(zé)，實(shí)行24 小時(shí)服務(wù)，服務(wù)網(wǎng)絡(luò)遍及北京、上海、深圳、成都、鄭州、
溫州等，當(dāng)用戶發(fā)生故障的時(shí)候，數(shù)小時(shí)之內(nèi)給予響應(yīng)。尊重慣例，實(shí)行
12 個(gè)月的質(zhì)量保證期，質(zhì)量保證期內(nèi)給予免費(fèi)維修和維護(hù)，軟件升級(jí)的時(shí)候給
予免費(fèi)升級(jí)。質(zhì)量保證期以外的期間，需要維修的時(shí)候僅僅收取成本費(fèi)，并且負(fù)
責(zé)廠家，進(jìn)出口等事宜。
該公司的售后服務(wù)在國內(nèi)同行業(yè)的便攜式XRD 及XRF 領(lǐng)域享有較好的聲譽(yù)。
擁有一支專業(yè)化的售服人才隊(duì)伍，本科學(xué)歷以上者16 人，并從事技術(shù)服務(wù)多年，
具有較多的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，能夠幫助用戶進(jìn)行項(xiàng)目的實(shí)施。