【摘要】：能量色散X熒光分析的主要目的是分析未知樣品的元素含量,對(duì)X熒光儀進(jìn)行準(zhǔn)確的能量刻度后,未知樣的目標(biāo)元素含量根據(jù)該元素特征X射線特征峰面積確定。在獲得元素的凈峰面積后,通過相應(yīng)熒光分析方法建立元素凈峰面積和元素含量關(guān)系,進(jìn)而得到未知樣品元素的含量。由于現(xiàn)實(shí)樣品由多種元素組成,存在基體效應(yīng),影響分析的準(zhǔn)確度。另外,在X熒光分析前還需要對(duì)X熒光儀進(jìn)行探測效率刻度,準(zhǔn)確地效率刻度也是熒光測量的基礎(chǔ)。在能量色散X熒光分析中,儀器的無源效率刻度和基體校正一直是該領(lǐng)域所面臨的難題。目前“經(jīng)驗(yàn)影響系數(shù)法”常用于X射線熒光樣品分析中,首先針對(duì)特定類型的樣品,該方法需要選用大批相應(yīng)類型的標(biāo)準(zhǔn)樣品建立元素含量和元素凈峰面積的關(guān)系,得到元素含量與凈峰面積的擬合曲線后再去測量未知樣品,將獲得的未知樣的凈峰面積代入擬合曲線就得到未知樣品中目標(biāo)元素的含量,因而該方法分析過程繁瑣并且依賴大量標(biāo)準(zhǔn)樣品。而標(biāo)準(zhǔn)樣品與未知樣品之間確實(shí)存在物理與化學(xué)組分的不吻合性,影響X熒光分析結(jié)果的準(zhǔn)確性�；谝陨夏芰可熒光中的問題,本文依托國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目:高分辨率航空伽瑪能譜測量及機(jī)載成像光譜測量技術(shù)(2017YFC0602100)、四川省科技支撐計(jì)劃(2015GZ0272)、四川省教育廳(17ZA0033),開展能量色散(EDXRF)最小二乘法全譜擬合無標(biāo)樣分析算法研究。論文的主要研究內(nèi)容以及取得成果如下:(1)能量色散最小二乘法無標(biāo)樣理論分析研究對(duì)能量色散最小二乘法無標(biāo)樣理論分析進(jìn)行研究,探討最小二乘法應(yīng)用于能量色散X熒光分析的可行性,以及應(yīng)用該方法如何實(shí)現(xiàn)無標(biāo)樣分析,并且通過Java編程語言,應(yīng)用Android Studio開發(fā)工具開發(fā)EDXRF最小二乘法全譜擬合無標(biāo)樣算法程序。(2)獲得X熒光分析無標(biāo)樣算法的基本參數(shù)通過蒙特卡羅MCNP程序模擬Rh靶材的X射線原級(jí)譜線分布?(E),共分為102道。并且通過調(diào)研相關(guān)文獻(xiàn)用Java編程算法獲得吸收躍遷因子、譜線分?jǐn)?shù),熒光產(chǎn)額、質(zhì)量吸收系數(shù)等熒光分析的基本參數(shù)。(3)制作K、Ca、Ti、Fe、Ni、Cu、Zn、Sr、Sn、Pb單元素標(biāo)準(zhǔn)樣品確定樣品基體制作樣品后,通過測量K、Ca、Ti、Fe、Ni、Cu、Zn、Sr、Sn、Pb單元素標(biāo)準(zhǔn)樣品,得到Rh靶材原級(jí)譜中Rh特征K_α峰的相干散射峰與非相干散射峰強(qiáng)度比值R。因所配比的單元素標(biāo)準(zhǔn)樣品含量已知,因此能夠準(zhǔn)確計(jì)算單元素標(biāo)準(zhǔn)樣品的有效原子序數(shù)Zeff,并建立R與對(duì)應(yīng)單元素標(biāo)準(zhǔn)樣品有效原子序數(shù)Zeff的關(guān)系,得到Zeff-R的擬合曲線。求解未知樣品基體時(shí),測量未知樣,得到其R,將未知樣品的R代入Zeff-R擬合曲線得到未知樣的有效原子序數(shù),得到的有效原子序數(shù)是小數(shù),因此把得到有效原子序數(shù)用于本文EDXRF最小二乘法全譜擬合無標(biāo)樣算法迭代時(shí)需要用內(nèi)插法來更準(zhǔn)確的計(jì)算樣品對(duì)入射射線和樣品對(duì)目標(biāo)元素特征射線的質(zhì)量吸收系數(shù)。(4)通過算法獲得儀器刻度_iG參數(shù)測量K、Ca、Ti、Fe、Ni、Cu、Zn、Sr、Sn、Pb單元素標(biāo)準(zhǔn)樣品,獲得單元素的凈峰面積后,由一次熒光公式獲得儀器刻度參數(shù)_iG,再將_iG與元素的特征K_?射線能量進(jìn)行曲線擬合,獲得該參數(shù)隨元素特征能量變化的擬合函數(shù)G_i-E_(Kα),在后期迭代中擬合函數(shù)G_i-E_(Kα)應(yīng)用于本文EDXRF最小二乘法全譜擬合無標(biāo)樣算法分析。(5)獲得理論譜線高斯展寬分布?_i標(biāo)準(zhǔn)差參數(shù)通過測量實(shí)驗(yàn)室中K、Ca、Ti、Fe、Ni、Cu、Zn、Sr、Sn、Pb單元素標(biāo)準(zhǔn)樣品,對(duì)實(shí)際測量譜線中元素特征K_?峰用OriginPro9軟件進(jìn)行高斯擬合,得到元素特征峰進(jìn)行高斯展寬的?_i標(biāo)準(zhǔn)差參數(shù)。再將各個(gè)元素的特征K_?射線能量與標(biāo)準(zhǔn)差參數(shù)進(jìn)行擬合,得到高斯分布?_i標(biāo)準(zhǔn)差參數(shù)隨元素特征能量變化的擬合函數(shù)σ_i-E_(Kα),在計(jì)算其他元素的高斯展寬時(shí),就可以根據(jù)擬合函數(shù)σ_i-E_(Kα)得到其他元素的?_i標(biāo)準(zhǔn)差參數(shù)。(6)理論譜線求解與實(shí)際未知樣品分析應(yīng)用Java編程語言實(shí)現(xiàn)理論譜線求解,并且對(duì)13個(gè)國家標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品進(jìn)行實(shí)際分析。結(jié)果表明EDXRF最小二乘法全譜擬合無標(biāo)樣算法含量解析的準(zhǔn)確度主要受到樣品中元素含量的影響,元素含量越大,通過儀器測量譜線獲得的元素特征峰面積就越準(zhǔn)確,通過本文算法擬合的含量就越準(zhǔn)確,相對(duì)誤差就越小;反之,當(dāng)樣品中元素含量偏低,通過儀器測量譜線獲得的元素特征峰面積準(zhǔn)確度就越低,本文算法解析含量誤差就越大。Ti、Fe高含量元素的平均誤差都小于15%,Cu元素平均誤差為24.97%,Zn元素平均誤差為48.71%,而含量只有幾十?g/g的Ni元素因含量太低,受散射本底等因素的影響導(dǎo)致Ni元素含量誤差較大。本文具有以下創(chuàng)新點(diǎn):(1)通過理論研究,確定最小二乘法應(yīng)用于能量色散X射線熒光分析的可行性,并編寫了最小二乘法全譜擬合無標(biāo)樣分析計(jì)算程序,并將該方法應(yīng)用于實(shí)際未知樣品分析。(2)制備單元素標(biāo)準(zhǔn)樣品,確定樣品基體、獲得高斯分布展寬的?_i標(biāo)準(zhǔn)差參數(shù)、儀器刻度_iG參數(shù)。本文算法從能量色散X熒光分析的基本參數(shù)法出發(fā),將最小二乘法應(yīng)用于能量色散X射線熒光無標(biāo)樣分析,通過對(duì)實(shí)際國家標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品分析,表明該算法能夠準(zhǔn)確確定樣品基體,并準(zhǔn)確進(jìn)行儀器效率刻度,達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O241.5
【圖文】：

圖 2-1 X 熒光儀工作原理圖壓電源提供 10KeV-50KeV 之間的高壓，根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)管兩端，使光陰極發(fā)射電子，并加速打在靶材上，靶材被與靶材特性相關(guān)的原級(jí)譜線。原級(jí)譜線 X 光打在樣品上樣品后的反射譜線就包含了樣品譜線、激發(fā)后的原級(jí)譜線

圖 2-2 一次 X 射線熒光原理圖X 射線從入射樣品，經(jīng)過1l 路程到達(dá)到小體積 a 處時(shí)，因經(jīng)射線的吸收而使 X 射線衰減，則射線到達(dá)小體積a 處時(shí)強(qiáng)03）：

圖 2-3 二次 X 射線熒光原理圖射光情況下 Fe 元素產(chǎn)生二次熒光的過程如下： 原級(jí)入射射線 I 從進(jìn)入樣品界面到達(dá)到1dt 過程中，原級(jí)； 原級(jí)入射射線在dt 處激發(fā) Ni 元素產(chǎn)生 Ni 元素的特征 X

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2777585