前? 言
本項目關鍵技術在于X熒光光譜儀是利用激發和檢測元素的特征X射線對物質樣品成分（元素或化合物）含量進行定性、定量分析的儀器。目前在工業常規分析領域，X熒光光譜技術是國際上公認的占主導地位的成分分析技術，已廣泛應用于鋼鐵、冶金、地礦、建材、化工、石化、石油、陶瓷等企業，同時也是環保、質檢、商檢以及有關科研院所和大專院校所必備的基本分析設備。它具有分析元素范圍寬、定量分析范圍寬、干擾線和干擾因素少、樣品制備簡單迅速、非破損檢驗等一系列優點。在很多應用領域是一種不可替代的元素分析手段。
波長色散X熒光光譜分析儀器，已經有幾十年的發展歷史。首先，我們先要了解一下，目前國內與國外的波長色散X熒光分析儀器的技術發展現狀，從而更清楚我們所做的的項目的意義。
A. 國內、國外波長色散X熒光光譜分析儀的技術發展現狀
工業部門對產品化學元素分析過去都是靠人工化驗的。由于人工化驗速度慢效率低，隨著工業化大生產的到來，這種人工化驗就滿足不了生產的需要。因為人工化驗一個樣品一般需要4—6個小時，而現代化企業生產：如鋼鐵、水泥等行業，一個小時的產量就是幾百噸和上千噸。如果仍靠人工化驗，在長達4—6小時的生產過程中，如果配料和工藝出問題，將造成幾千噸的產品不合格，給企業造成的經濟損失是巨大的。此外，人工化驗不僅需要化驗人員多，而且化學藥品開支也相當大，測量誤差也受人員自身因素影響很大。因此，從上個世紀六十年代開始世界工業發達國家相繼開始研究制造X熒光光譜儀，到八十年代“波譜”技術已相當成熟。至八十年代末期，西方工業發達國家，已經將X熒光光譜儀（波譜）普及到各需要分析化驗產品的企業。
下面將介紹一下在國內和國外在X熒光分析技術發展現狀。
1、???????????? 國外波長色散X熒光分析儀器發展現狀
在國外美、英、德、荷、日等國在這一技術領域一直處于領先地位，其技術發展有以下幾個特點：
①、???????? 隨著計算機技術水平與半導體技術的發展，波長色散的儀器的體積越來越小，結構越來越緊湊；環境要求條件有所降低。
②、???????? 1995年以后隨著4KW以上大功率X熒光光管的出現，國外產品從發展多道X熒光分析儀器轉變為發展單道掃描型儀器。這使得設備的適應范圍更寬，但同時增加了樣品的檢測時間，與固定多道設備相比，其單位時間內的檢測精度有所下降。但這樣的設計在國外的產品中，可以降低設備的生產、調試成本，非常適合國外高人工成本的生產制造模式。
③、???????? 國外固定道波長色散X熒光分析儀器，目前仍然有少數企業生產（例如：牛津以及日本理學生產的多道X熒光分析儀器），其造價要比上述大功率掃描道的儀器高很多，其市面售價在一百多到兩百多萬元人民幣左右，如果所增加的測試元素道越多，器造價將遠遠超過固定道的設備，許多X熒光廠家已經不再做小型多道X熒光分析儀器。其生產的產品基本上是通用型、掃描型設備，設備的應用范圍很廣，但設備的使用操作比較復雜，設備的維護費用很高，大多在研究機構，大型工廠的中心試驗室中由專業人員使用操作。往往在企業的一線的檢驗生產中，包括很多小規模的企業中無法得到廣泛應用，市場普及率不是很高。
④、???????? 國外的波長色散X熒光分析儀，多在常量分析與微量分析中向大功率（多數企業均生產4KW以上的設備）、高精度、高穩定性上發展，以不斷提高其設備的適應領域，同時提高對痕量元素的分析檢出限和檢測精度。其必然造成儀器的制造成本不斷提升，而往往在很多專業用戶以及生產一線卻很少能夠發揮其作用，往往就是我們常說的“大馬拉小車”的現象。（如：水泥行業中，在國產設備沒有上市之前，很多水泥企業都處于這樣的狀態）
⑤、???????? 在軟件分析上，為了克服X熒光對比分析需要大量標準樣品的特點，不斷研究X熒光的FP（無標樣分析方法），到目前為止FP分析方法還沒有一個完全固定的模式（國外各個廠家都有自己的FP分析特點）。其在分析測試領域中可以解決一部分問題，但在實際應用中，只有標樣對比方法（經驗系數法）可以達到高精度，高準確度的要求。另外，在軟件上其采用通用型的設計，對于工廠或專業用戶，其操作比較復雜，在工廠或工礦企業一線使用時會帶來很多麻煩。到今天為止，很多國外的軟件仍然采用英文操作界面，對于一線操作使用人員使用更加困難。
2、???????????? 國內波長色散X熒光分析儀器發展現狀
我國是一個發展中國家，大量的基礎材料生產工業較多，應用X熒光光譜儀的大市場在中國。因此，上個世紀六十年代初我國就已開始X熒光光譜儀的研究，起步并不算晚。但是由于政治等因素的影響，使我國在這方面的研究工作斷斷續續，成果并不顯著。到八十年代國外在X熒光光譜儀（波譜）已經開始普及時，我國僅能生產部分低端“能譜”產品，而高端的“波譜”產品還處在摸索調研階段。
1985年第一機械工業部投資，在丹東射線儀器廠進行有計劃的研發工作。由于當時丹東射線儀器廠與日本合作生產單掃描道的X熒光光譜儀（波譜），主要設備、總成都在日本生產好，拿到我國來組裝調試，在調試過程中的關鍵技術又對我們保密，產品生產出來比從國外直接進口的還貴。自1985年至今只生產了7臺儀器，該廠今天負債2億多元，不僅沒有獨立的生產技術，而且廠子也快垮掉了。
面對我國廣大中小企業對X熒光光譜儀（波譜）的迫切需求，2002年7月，我國從事這方面研究的一批老的專家自籌資金，自發的組織起來開始設計6通道的小型X熒光光譜儀（波譜）。由于此項技術復雜，不僅需要多學科專業技術人員的相互配合，而且需要大量資金支持。因此，自2003年開始北京邦鑫偉業技術開發有限公司成立，專業從事X熒光光譜儀（波譜）的研究開發，到2004年底，WDX-200型（10個通道）和WDX-100型（6個通道）兩臺樣機相繼研發成功。2004年底我國市場上已經開始使用我國獨立開發、擁有完全知識產權的第一代X熒光光譜儀（波譜）。目前，我公司的WDX系列的波長色散X熒光分析儀器，在水泥行業中已經批量應用。它代表了國內X熒光產品的特點：
①、???? 以小型多道X熒光為主，設計面向專業企業用戶。
②、???? 專業化設計，設備結構簡潔，便于在生產一線安裝使用，對環境要求相對較低，適合企業一線生產使用。
③、???? 采用固定道的模式，儀器X光管的功率不需要很高，一般采用100～400W的X光管就可以滿足測試的要求；同時測試時間很短，測試精度很高。但通用性較差，不適合科研機構使用。
④、???? 所有部件95％以上國生化，只有X熒光光管為進口部件，設備制造成本低。
⑤、???? 軟件設計更趨向企業需要，為客戶提供專業的測試軟件，軟件應用非常方便，在企業應用中，非專業人士即可操作。
⑥、???? 還為國外用戶定制了英文版軟件。
隨著國內外客戶對波長色散設備技術要求的不斷提升，同時，我公司進一步擴大自己產品的銷售領域，更需要多種型號、多種配置要求的設備，因此，在國內的波長X熒光設備的研發中，需要進一步發展高端、多能、通用型設備，使其應用范圍和應用領域更廣。
B. 邦鑫偉業的波譜儀的科研技術、生產、銷售情況簡介
北京邦鑫偉業技術開發有限公司，是目前國內唯一一家波長色散X熒光光譜分析儀器的生產廠家，它在科研技術、生產、銷售等環節都有自己的特點和優勢。
㈠、???? 科研技術介紹
在公司建立之日起，就從設備整體系統角度進行設計和考核、鑒定。設計中將X熒光整個系統進行整體設計考慮，分系統設計的思路，對內部結構、重大技術進行革新和突破，并將儀器分為六個分系統：
①、??? 真空測試室和真空系統
真空測量室是儀器主機的軀干。X光管、分光器、樣品室等均在其中。測量室分上下兩層，上層為樣品室，樣品為上照射方式，主要為了便于液態樣品和樣品的取放，下層室壁安裝各分光器，始終保持在一定的真空度下。以WDX－200為例，與國外同類儀器相比，直徑減小了27.5%，高度減小18%，這種設計對縮短光程、提高對樣品的照射強度和提高計數率大有好處。此外，國外同類儀器泵站與主機合為一體，不僅體積大，而且泵站對主機穩定有影響，特別是不利于安裝調試和維修。因此，WDX－200采用泵站與主機分離的設計模式
②、???? 晶體分光系統
對晶體配置，根據各種元素的特點和晶體的功能情況，采用了平晶、彎晶、對數螺旋晶體和鍍膜晶體的混合配置。特別是對一次準直器和二次準直器采用了獨創的結構設計和加工工藝，實踐證明這種準直器不僅使光路縮短、透光好，而且加工、安裝方便。WDX-200型儀器與國外同類儀器相比，元素譜峰計數率Ca、Si元素道計數率提高60%；Fe、K、Al等元素譜峰計數率提高了100%。
③、???? X射線發生及冷卻系統
X射線發生及冷卻系統由X光管和高壓電源冷卻系統構成。包括：X光管、冷卻套、油泵、散熱器、油氣分離器、油溫傳感器和壓力表等組成。此系統與國外同類儀器的區別是：一是增加了冷卻套伸入測量室的長度，縮短了光管與樣品表面距離，提高了X熒光的激發效率，使元素道譜峰強度提高了20%；二是加強了X光燈絲導線與高壓陽極之間的絕緣隔離，預防高壓打火放電事故；三是改進了燈絲電極與接地電極結構，提高了回路工作可靠性；四是改進了冷卻套的真空密封和油封工藝。
④、???? X射線檢測及流氣系統
各元素分光器的出射端均裝有元素特征X射線探測器。計數管的脈沖信號，進入探頭盒內的前置放大器和主放大器電路，進行信號放大和整形成近似高斯脈沖后，進入多路多道譜儀電路。譜儀與工控機組成一體，即可在樣品測量過程中對各元素的譜峰進行全譜檢定。單路的多道譜儀廣泛應用于X熒光光譜儀（能譜）。但在X熒光光譜儀（波譜）中，采用多路多道譜儀與工控機組成一體，是本儀器的一大創新，在同類外國儀器中未見先例。這樣不僅便于儀器調試和故障診斷，而且可隨時檢測各特征X射線的譜峰。因此，可以精確地校正譜峰峰位漂移導致的分析誤差，進一步提高了儀器的準確性和穩定性。
同時在檢測電路中，首先采用了檢測電路與探測器一體化設計，同時配備目前最先進的高速采集電路，不但大大提升了X熒光的探測效率，儀器的抗干擾能力大大提升，儀器的檢測精度大幅度提高；同時還簡化了電路安裝、調試、維修工序，提高了生產、調試效率。
流氣的穩定是X熒光光譜儀（波譜）能否正常工作的關鍵技術之一。PR-10氣體經二次減壓后進入流氣控制器（由穩壓閥、調節閥、傳感器和浮子等組成），經處理后使流氣密度、流量保持穩定，不受大氣壓力、環境溫度變化的影響，這樣才能保證計數管內的氣體放大倍數保持穩定。這項技術是我公司技術人員獨創的，也是本儀器的機密技術之一。
⑤、???? 自動控制系統
自動控制系統包括智能化自動控制和供配電系統。由計算機、可控電路板、模擬量調理板、譜儀、探測器和電源等構成。主要進行：采集各分系統的工作參數、模擬量、故障信息等，經過計算機處理后，發布指令控制各分系統協調運轉，監控各系統運轉狀態的工作情況，捕捉運轉過程中的故障信息，并進行處理發出繼續工作或停機的指令，將故障部位原因等記錄儲存以備排除。為了保證恒溫、恒壓，除各分系統自身設計外，自動控制系統的補償也發揮了重要作用。它是儀器是否能正常、穩定工作的保證。
⑥、???? 儀器軟件系統
儀器軟件系統是本儀器的關鍵技術之一。由工控機、上位機將采集來的各種數據、信號，應用了多種“語言”工具，編擬了以下7種軟件：
ⅰ、按照待命、就緒、測量、換樣、顯示、打印、關機等編擬成操作軟件；
ⅱ、儀器工作過程中對工作參數測定、譜峰漂移、各操作界面切換等監控軟件；
ⅲ、元素道設定、譜峰擬合點數確定、峰位自動校正等多道譜儀操作軟件；
ⅳ、工作界面上的各元素道計數率穩定性、峰位漂移、管壓、管流、恒溫室各溫度變化等性能檢驗軟件；
ⅴ、為克服基體吸收和增強效應，采用了經驗系數分析方法以及理論α系數方法編擬可定量分析軟件。
ⅵ、企業將該儀器作為生產的主分析設備，必然因分析各類有關樣品而制作工作曲線。為確保分析數據可靠，用校驗樣進行校驗是經常的，而制備各類校驗樣和經常校驗十分繁瑣、費時，因此我們采用按計數率分段校正，應用少數校驗樣即可完成工作曲線校正，我們編擬了儀器校驗軟件；
ⅶ、為保存和查詢的需要還專門編擬了數據庫管理軟件；為方便用戶還編擬了水泥自動配料等系統。
總之，本軟件系統處處考慮用戶方便，比較人性化。在操作使用中，操作人員水平低一點，只要按顯示屏提示操作，一般不會出差錯。即便操作不當也可以糾正。因此，荷蘭、英國在我國服務的專家看過我們的軟件操作后，都承認我們的軟件比他們的好。
綜上，本公司儀器具有以下特點：
（1）WDX系列X熒光光譜儀（波譜），可以同時測元素周期表中Na—U的任意10種元素，并可以根據測試對象不同采用平、彎晶混合應用技術。
（2）在所有的WDX系列X熒光光譜儀（波譜）中，均采用多路多道對元素譜峰實時采集、峰位自動校正技術。不僅顯著提高了計數率穩定性，而且有利于儀器調試和故障判斷。這在多道X熒光光譜儀（波譜）中未見先例，我公司屬第一家首次應用；
（3）準直器結構設計和加工工藝的創新，不僅制造裝配簡單化，而且大大縮小了固定道測量室的尺寸，較國外同類產品，準直器徑向尺寸減小25%、測量室直徑減小27%、高度減小18%、重量僅為外國儀器的50%，這樣大大縮短了光路光程，提高了X熒光檢測效率；
（4）將泵站獨立移到儀器外面，移出后方便了安裝調試和減少對主機的干擾，在國外同類儀器中未見先例；
（5）軟件設計智能化程度高，對系統運行過程中可能發生的故障進行自動診斷、安全連鎖和自動報警，對儀器的正常運行至關重要。特別是考慮了用戶的不同特點和要求，在操作簡便、適用等方面去滿足不同人群的需求；
（6）采用了神經網絡分析方法建立模型，對基體吸收增強效應和譜線干擾有很好的適應性，降低了分析誤差。
（7）可與專業的QCS系統實現數據連接，方便客戶對生產過程進行調控。并可配備遠距離傳輸軟件，解決客戶數據信息傳遞的問題。