原位微区X射线荧光分析在矿物学研究中的应用

从新疆采集了13件岩矿石样品,用于研究蚀变过程中矿物的元素含量变化特征。成都理工大学研制的IED-6000型原位微区X射线荧光分析仪被应用于获得蚀变过程中矿物的化学和物理数据。这种无损的微区X射线荧光分析仪主要是以低功耗X光管和电致冷Si-PIN半导体探测器为基础,采用毛细管X射线透镜实现微区测量的功能,并且能够集成到任何显微镜上进行测量,焦斑长轴直径约110 μm。通过微区X射线荧光测量,将黝铜矿更正为黄铁矿,提高了矿物鉴定的效率及准确性;在蚀变剖面研究中,矿化岩石样品的长石颗粒都富含Cu和Zn元素,可以作为找矿直接指示元素。Cr,Mn和Co等元素含量与矿化程度呈负相关。     

X射线荧光测井谱漂校正技术研究

X射线荧光测井技术是一种可以在井下原位进行元素定量(半定量)分析的测井技术,对矿产勘查具有重要意义。受井下温度影响,X射线荧光测井仪容易发生谱漂。X射线测井仪采用硬件进行稳谱,采用软件实现微小谱漂校正。X射线荧光测井的谱数据量大,难以采用人工校正的方法实现。文章在总结了X射线荧光测量专业人员进行谱漂校正经验的基础上,结合专家系统研究了X射线荧光测井谱漂的校正方法。在谱漂校正过程中,采用对散射本底变化不灵敏的对称零面积法进行自动寻峰,并用标准方差进行指示峰判别。利用先验知识(上一次能量刻度)和高斯概率密度函数对当前指示峰进行定性分析,确定指示峰能量。将指示峰峰位和定性分析获得的能量值采用最小二乘法进行拟合,获得能量刻度系数,并对偏离较大的数据进行筛选,达到能量自动刻度目的,实现X射线荧光测井仪器谱谱漂校正。文章采用所述的谱漂校正方法对某次X射线测井仪温度实验的322条谱线进行校正,结果表明该方法能够有效地自动校正X射线荧光测井仪谱漂。     

基于PCA-BP神经网络的EDXRF分析测定地质样品中铁、钛元素含量的应用研究

为实现地质样品中元素含量的准确预测,提出了基于主成分分析(PCA)的改进型BP神经网络模型。采用X荧光光谱法,对新疆西天山地质样品中Fe,Ti,V,Pb和Zn等元素进行测量,将得到的X荧光计数作为输入变量,应用该模型对未知地质样品中Fe和Ti元素进行定量预测。结果表明：主成分分析与改进型BP神经网络模型取得了较好的预测效果,预测结果与化学分析值的相对误差小于3%,为地质样品元素含量预测提供了一种新型有效的方法。     

改进型GMDH网络在便携式X射线荧光分析仪中的应用

在能量色散X荧光分析技术中,常用基本参数法、 经验系数法、 人工神经网络等方法建立计数率和元素含量之间的物理模型,此外,GMDH(group method of data handing)作为一种新型的处理复杂非线性问题的方法,被大量理论和实验证明优于大部分的计算统计方法。GMDH是一种自组织学习的前馈型网络,自动筛选并在训练过程中确定其结构,对GMDH进行改进并对结果进行定量预测,参考值与预测值的相对误差在5%以内,方法简洁、 合理、 可靠。     

能量色散X射线荧光分析中改进型基本参数法研究

能量色散X射线荧光分析方法是目前常用的一种多元素分析方法,但该方法检出限和分析精度,受到分析基体的影响。基本参数法是目前一种常用的分析方法,但在使用过程必须获取净峰面积和基体所有成分,而在实际使用时,尤其在分析低含量样品时,净峰面积计算、基体中“暗物质”影响了测量精度,制约了基本参数法的应用。针对基本参数法的不足,将谱线解析方法与基本参数法融合,将重叠峰剥离过程嵌入基本参数法迭代过程中。在含量计算过程中,采用分析样品特征X射线分支比的理论系数,对重叠峰进行剥离,解决能量色散X射线荧光测量中净峰面积计算和定量分析问题;在计算过程中,对“暗物质”进行均一化处理。通过对标准物质测量分析,结果表明对于Ni,Cu,Zn三个元素改进型基本参数法(改进型FP)测量结果准确度高于影响系数法。     

Al窗Ag靶微型透射式X射线管模拟与性能分析

微型透射式X射线管广泛应用于能量色散X射线荧光分析领域,具有体积小、功耗低、X射线发射效率高等特点,可作为手持式X射线荧光分析仪器的激发源。目前常用铍(Be)作为出射窗材料,成本高,而且有毒性。同时为减少低能散射射线,在射线管前端放置铝(Al)作为过滤窗。本文拟采用Al为微型透射式X射线管出射窗材料,透射高能射线,屏蔽低能散射射线,降低制作成本和难度。文中采用蒙特卡洛模拟软件MCNP5模拟计算不同银(Ag)靶厚度和Al窗厚度的X射线管输出谱。结果表明,Al窗对低能射线的屏蔽作用强于对高能射线的屏蔽作用,在Al窗厚度超过1.5 mm时,低能射线完全被屏蔽,高能射线有部分透射。通过和已有研究成果[1,5]对比分析,在Ag靶厚度为2 μm,Al窗厚度为0.8 mm时,低能射线所占的比例仅为0.087 8%,高能射线产生率为0.002 73%,既能有效屏蔽低能射线,又能保证高能射线较高的出射率,能够满足野外现场能量色散 X射线荧光分析的需要。     

微型X射线管出射谱特征研究及Be窗厚度确定

微型X射线管已广泛应用于现场元素分析、放射性医疗等领域,对于微型X射线管铍窗,普遍认为除保证管内真空外,应越薄越好。采用蒙特卡洛方法,模拟了从50～500 μm范围内共13个Be窗厚度的微型X射线管出射X射线谱。按照在应用中的作用,将出射X射线划分为不同能量段进行分析。通过分析谱线特征,发现Be窗厚度应依据其应用要求合理选择。因此,提出了K系特征X射线与轫致辐射强度的比值和低能射线与激发射线计数比值等参量作为评价Be窗厚度最优化的判断依据。除上述评判指标外,铍窗的厚度最优化选择还应考虑Be窗对不同能量X射线的屏蔽效果。依据模拟结果分析,原位(现场)X射线能量色散荧光分析应用中,Be窗厚度约250 μm的微型X射线管最为合适。与50 μm铍窗厚度出射射线相比,71.66%低能原级X射线被屏蔽,5~50 keV能量原级X射线仅有21.31%被屏蔽,低能射线强度占总X射线比值小于10%,且K系X射线占激发射线的比例仍保持较高的水平。因此,采用250 μm铍窗厚度的微型X射线管作为能量色散激发源,能保证探测器探测的有效信号比值较高,低能X射线对探测器的能量分辨率的影响最小,而且能量色散分析谱线的散射本底相对强度处于较低的水平,从而保证元素分析结果精准度。对于放射性治疗的应用中,则铍窗厚度越薄越好,此时,低能X射线具有较高的通量,能保证辐射剂量在治疗组织中剂量的集中。     

WD-XRF在新疆某地区化探样品上的应用

讨论了波长色散X射线荧光光谱法(WD-XRF)在地质样品分析中的测量条件、适用范围、分析方法的精密度和准确性.本法用经验系数法和散射线内标法校正基体效应,采用粉末压片法制取试样,对新疆某地区化探样品50种元素进行分析,提高了分析精度.重点研究Pb、Zn、Cu、Fe 4种成分.     

Digital logarithmic airborne gamma ray spectrometer

A new digital logarithmic airborne gamma ray spectrometer is designed in this study. The spectrometer adopts a high-speed and high-accuracy logarithmic amplifier (LOG114) to amplify the pulse signal logarithmically and to improve the utilization of the ADC dynamic range because the low-energy pulse signal has a larger gain than the high-energy pulse signal. After energy calibration, the spectrometer can clearly distinguish photopeaks at 239, 352, 583 and 609 keV in the low-energy spectral sections. The photopeak energy resolution of ¹³⁷Cs improves to 6.75% from the original 7.8%. Furthermore, the energy resolution of three photopeaks, namely, K, U, and Th, is maintained, and the overall stability of the energy spectrum is increased through potassium peak spectrum stabilization. Thus, it is possible to effectively measure energy from 20 keV to 10 MeV.     

MC模拟分析透射式微型X射线管目标靶厚度对输出谱的影响

透射式微型X射线管是能量色散X射线荧光分析中的主要激发源,在能量色散X射线荧光分析中希望得到谱分布较为单一的X射线管输出谱。采用MC方法,研究了透射式微型X射线管在不同目标靶厚度的情况下输出谱的特征,通过低谱段(<5 keV)和高能谱段(5~50 keV)的分析比较,高能谱段计数随厚度加大先增加而后减小,低能谱段计数则随厚度增加减小,增加目标靶厚度可以有效抑制低能谱段。在入射电子能量为50 keV和目标靶为4 Ag的条件下,X射线管输出能谱具有较高的高能谱段注量,同时有效压制低能谱段注量,适合能量色散X射线荧光分析中使用。