提供了一种屏蔽X射线辐射装置，包括X射线源、X射线衰减屏蔽、中子衰减屏蔽和伽马衰减屏蔽，所述X射线衰减屏蔽包括用于容纳所述X射线源的细长空腔并且结合了用于容纳样品的区域。中子衰减屏蔽与X射线衰减屏蔽相邻并基本上围绕X射线衰减屏蔽，而伽马衰减屏蔽与中子衰减屏蔽相邻并基本上围绕中子衰减屏蔽。在一些实施例中，提供了可移除样品插入装置，以将样品插入到细长空腔中，并且该可移除样品插入装置由相邻的材料块组成，每个各个的块具有厚度和组成，其基本上匹配X射线衰减、中子衰减和伽马射线衰减屏蔽中的一个的厚度和组成。