XRD-Terra Innov-x XRD物相分析分析仪

美国伊诺斯 便携式X 射线衍射仪XRD-Terra
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美国伊诺斯（Innov-x）便携式X 射线衍射仪XRD-Terra
目 录
一、XRD-Terra 生产厂商以及荣誉客户信息 .............................. 2
二、XRD-Terra 原理简介 ............................................................. 2
1、XRD-Terra 仪器原理 ......................................................... 2
2、XRD-Terra 测试原理 ......................................................... 3
三、XRD-Terra 结构系统 ............................................................. 3
四、XRD-Terra 与同类产品的比较及特点 .................................. 4
五、XRD-Terra 的*性 ............................................................. 5
六、XRD-Terra 的具体性能和参数 ............................................. 5
七、使用XRD-Terra 检测样品所得XRD 衍射图谱 .................... 7
1、标准物质——石英衍射图谱（Cu 靶） .......................... 7
2、岩石矿物样品——衍射图谱（Co 靶） .......................... 7
八、关于XRD-Terra 的一些疑问 ................................................ 8
1、关于小功率与微量物质的检测 ....................................... 8
2、关于15mg 检测量与检测的代表性 ................................ 9
3、关于择优取向的消除 ...................................................... 9
4、关于荧光效应的排除 ...................................................... 9
九、XRD-Terra 的售后服务体系 ............................................... 10
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一、XRD-Terra 生产厂商以及荣誉客户信息
美国Innov-x 公司是*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
具有很高的度。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 ），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。
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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*。
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）
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样品振动系统（NASA ）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
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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*性
XRD-Terra 的*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。分析软件配置上通用的XPOWDER 软件，能够实
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现样品的物相分析、晶胞分析（晶体结构）、应力分析等。数据库为上zui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 )
振动频率 6000Hz
角度范围 5°— 55°（2θ）
zui小步长 0.001° θ
*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
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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）
花岗岩——特征峰d 值
花岗岩——各物相拟合谱线
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砂岩(*)——特征峰d 值
砂岩(*)——各物相拟合谱线
八、关于XRD-Terra 的一些疑问
1、关于小功率与微量物质的检测
疑问：Terra/BTX 光管电压30KV，管电流300UA，功率如此之小，能否检测
得到微量物质，并保证检测精度？
回答：完*够
原因:
1） 二维面探测器-CCD：
Terra/BTX 使用二维面探测器CCD，收集整个衍射面内的劳厄斑信息,传统大
型台式机使用一维计数器，其只能收集劳厄斑的一个截面段的信息。因而，探测
器搜集的信息量足够大。
2） 样品振动技术（NASA ）：
大型台式机使用反射衍射几何技术和步进扫描，被测样品保持固定，使用测
角仪实现特定角度筛选、衍射并计数，每一个物相的一个晶粒的一个衍射面只进
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行一次衍射。
Terra/BTX 使用透射衍射几何技术及样品振动技术，被测物质以5000HZ 的频
率振动，实现特定角度筛选，同时，每个物相的一个晶粒的一个衍射面由于样品
振动，可以实现多次衍射，从而，将较小的入射光束能量转换为较大的衍射输出
能量
3） 使用样品振动技术，间接地增大了焦斑面积，使样品室内所有的样
品都参加衍射，提高了统计量。
4） Terra/BTX 光管产生的X 射线光束与样品之间的光路距离<0.5cm，可
以有效地降低X 光束的散射从而保持有效的光束强度；大型台式机使用
测角仪系统，X 光束与样品之间的光路距离>10cm，这样散射比较明显，
需要较高的功率来保证照射样品的X 光束强度。
2、关于15mg 检测量与检测的代表性
疑问：Terra/BTX 检测样品量只需15mg，这样的检测量怎样保证样品的代表
性和足够的衍射信息？
回答：Terra/BTX 所检测的样品量比大型台式机的检测量更多
原因：
仪器所检测到的样品只是被X 光束所照射并产生衍射的那部分。大型台式机
在样品制备过程中所需样品很多，但是，真正被检测到的样品只有一个X 光束焦
斑的面积，一般仪器而言只有3-5mm，考虑其穿透性能，总体而言，所检测到
的样品量为10mg 左右。Terra/BTX 由于样品震动系统，被加入到样品室内所有的
样品由于高速震动，都能够保证被X 光束照射检测到，因而，其检测量是制样时
所加入的所有量。
3、关于择优取向的消除
大型台式机：样品制备时压片、刮片，尤其是刮片这个步骤。因而，其择优
取向的消除主要在于制样质量。
Terra/BTX：样品震动系统的存在，检测时，所有样品会以5000hz 的频率随
即震动，从而，*消除了择优取向。
4、关于荧光效应的排除
X 光束照射样品后，会产生吸收、散射、荧光、衍射等多种现象，探测器在
接收这些信息时，往往是不加区分的，表现在衍射图谱上，衍射为特征峰，荧光、
散射、吸收等则表现为背景、噪音，尤其是荧光效应对衍射分析是有害的。
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Terra/BTX 使用对能量极为敏感的CCD 探测器，能将荧光能量、散射能量、衍射
能量区分开来，并分别产生出三种衍射数据KaTXT/Film TXT/Thresh TXT，消除荧
光效应。
九、XRD-Terra 的售后服务体系
上海集昊机电科技有限公司专为中国地区的伊诺斯产品客户提供仪器咨询、
仪器推广、仪器销售、仪器安装、软件调试、使用培训、仪器校验、硬件维修与
维护等服务。该公司的售后服务体系由美国总公司主导，中国服务中心总直
接负责，实行24 小时服务，服务网络遍及北京、上海、深圳、成都、郑州、
温州等，当用户发生故障的时候，数小时之内给予响应。尊重惯例，实行
12 个月的质量保证期，质量保证期内给予免费维修和维护，软件升级的时候给
予免费升级。质量保证期以外的期间，需要维修的时候仅仅收取成本费，并且负
责厂家，进出口等事宜。
该公司的售后服务在国内同行业的便携式XRD 及XRF 领域享有较好的声誉。
拥有一支专业化的售服人才队伍，本科学历以上者16 人，并从事技术服务多年，
具有较多的技术经验，能够帮助用户进行项目的实施。