能量色散X荧光分析中元素间效应的蒙特卡罗模拟

针对能量色散X荧光分析(EDXRF)技术中元素间效应实验研究的难点问题,采用蒙特卡罗方法对基于Si（PIN）探测器的EDXRF系统建立模拟模型,并对模拟微束软X射线注量谱建立了高斯展宽算法。对Fe-Ni样品进行模拟计算,表明经该算法展宽后的注量谱与实测K系特征X射线谱吻合度较高,并得到了各元素特征X射线归一计数与元素含量关系曲线,结果表明该方法可自行校正EDXRF中元素间效应,获得准确的元素K系特征X射线谱理论强度。     

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。     

改进型M-P神经网络在能量色散X荧光分析测定铅锌矿元素含量的应用研究

以新疆西天山铅锌矿样品的Cu,Fe,Pb等元素X荧光测量数据做训练样本,McCulloch-Pitts神经网络(M-P神经网络)为基础,基体效应为依据,建立新的神经网络模型对Zn进行定量预测。结果预测值与测量值的相对误差在<5%。此方法可较准确,快速的应用于现场X荧光测定,为X荧光光谱信息修正提供一种新方法。     

原位能量色散X射线荧光分析中岩样基体效应及其修正研究

原位能量色散X射线荧光现场分析岩样矿物成分时,岩样基体效应会对测量结果产生影响。本文以Cu元素作为待测元素,研究了17种不同岩样基体对原位能量色散X射线荧光分析Cu元素特征X射线强度的影响及其修正方法。采用蒙特卡罗方法模拟获得了Cu元素含量相同的17种不同岩样测量谱线,综合各类岩石元素构成的相似性,并依据模拟谱线Cu元素Kα射线强度与谱线参数之间的相关性,反映了原位能量色散X射线荧光分析岩样Cu元素的基体效应并不完全受岩体元素构成或岩石分类的控制,需要依据岩石样分析谱线参数的相关性进行归类讨论。针对基体影响Cu元素特征射线强度相似的15种岩样进一步研究,并对Cu元素特征X射线与谱线主要参数的主成分进行分析,发现散射本底、X光管靶材料特征X射线及其非相干散射峰强度能够很好的描述Cu元素特征X射线强度受岩样基体影响的变化,据此可以对基体效应影响相似的岩体进行Cu元素测量结果修正。采用本文方法同样也能为不同岩性岩体其他待测元素基体效应的修正提供参考。     

X荧光分析系列实验

介绍了能量色散X射线荧光分析的原理、应用以及用X荧光谱仪开设的系列实验。     

滤片对能量色散X射线荧光光谱方法测定轻基体中痕量重金属Cd元素的作用

用能量色散X射线荧光光谱方法检测轻基体中重金属元素时,提高峰背比是一大难题,而设置滤片是解决这个难题的一种办法。该研究先对初级滤片(分为一类初级滤片和二类初级滤片)和次级滤片(平衡滤片)的选择(材料元素及厚度)作了理论分析,然后通过MC软件进行蒙特卡罗进行分别模拟,比较设置前后的峰背比,验证理论分析的准确性。一类初级滤片模拟设置了Fe和Cu两种材料,结果表明设置后的峰背比较设置前的1.36均提高了两倍左右;二类初级滤片模拟设置了Te和Ba两种材料,设置后的最大峰背比分别为14.88和13.58,均比比设置前提高了10倍左右;平衡滤片则是先后设置Rh和Ru两个滤片,两者计数相减即得到平衡通带,结果可见通带内特征峰透过率为83.1%,而通带外的背景值降低到几乎为0,使得峰背比大大增加了。经过比较,三种滤片的设置都有效地提高了峰背比,其中平衡滤片提高的倍数最大,二类初级滤片次之,最小为一类初级滤片。理论上三种滤片是可以同时设置以更大地提高峰背比的,但由于轻基体中Cd元素含量很小,而低计数的结果会大大增加放射性统计涨落误差,因此,在实际应用中,还应考虑到这一点,以决定是否进行两两同时设置或者三者同时设置。研究创新之处在于除了传统的两种滤片外,还提出了二类初级滤片的运用。     

X荧光分析卢卡斯—图思基体校正多功能软件的编制和应用

本文编制了多功能的ＬｕｃａｓＴｏｏｔｈ强度校正软件，该软件能直观而准确地判别基体校正效果的优劣，而且具有多项式回归及比例系数法内标模式的数据处理功能，应用效果令人满意。     

油中金属元素的能量色散X射线荧光分析 Ⅰ.氧化镁吸收油热分解制样法

本文介绍了用氧化镁吸收油热分解的制样方法,而后用能量色散X射线荧光分析法测定油中微量元素。该方法避免了复杂的基体效应校正,作者用此方法测定了油中七种元素,其探测限为几个μg/g。     

偏振激发-能量色散X-射线荧光光谱法快速分析地质样品中34种元素

报道了利用偏振激发 能量色散X 射线荧光光谱法快速定量分析地质样品中 34种元素所得到的结果。制样方法采用粉末压片法。原子序数低于Fe的元素采用基本参数法 ,Fe及其他元素采用散射线内标法进行校准。实验中分别采用了高取向热解石墨 (HOPG) ,Al2 O3 ,Mo ,Co等不同偏振靶 (或二级靶 ) ,对目标元素组进行选择激发和探测。在总测量时间为 6 0 0s·(每个样品 ) -1的条件下 ,得到的各元素的检出限达到 0 5～ 30 μg·g-1。     

The determination of calcium concentrations in human milk with energy dispersive X-ray fluorescence

This work reports on an alternative method for the determination of element concentrations in human milk. Energy dispersive X-ray fluorescence (EDXRF) spectrometer with an annular Am²⁴¹ and Fe⁵⁵ sources was applied for the analysis of human milk samples. A sample preparation method suitable for the EDXRF analysis was described. The results were presented in Table 1. Energy dispersive X-ray fluorescence technique has been successfully used for the determination of calcium and other elements in human milk. For this reason, the experimental approach and the analytical method used in this study appear adequate for the purpose and can therefore be exploited for similar investigations.     

Improvements of portable energy dispersive X-ray fluorescence instrument: Resolution with Silicon Drift Detector,measurements stability using pyroelectric sources,and adaptation for space use

An energy dispersive X-ray fluorescence instrument has been developed to be used for space exploration. In particular, the electronic readout has been redesigned to withstand the radiation environment of space and improve the energy resolution down to 121.17 eV using an Silicon Drift Detector (SDD). Besides, the instrument uses pyroelectric sources as excitation sources. We include a renormalization to reduce measurement fluctuation from 25.2% to 3.7%. A peak search algorithm has been implemented based on calibration to improve accuracy and reduce possible aging drift effects.     

基于蒙特卡罗方法的中子屏蔽材料设计

基于蒙特卡罗粒子输运程序MCNP,设计了一种强度高、密度低、具有优异中子屏蔽性能的新型玻璃纤维/B4C/环氧树脂复合材料,模拟计算了镅-铍（Am-Be）中子源产生中子对该材料的透射率;研究了该材料的中子屏蔽性能与传统屏蔽材料的差异以及不同B4C质量分数对该材料的屏蔽性能影响;根据模拟结果分析了该材料对不同能区中子（慢中子、中能中子、快中子）具有的不同屏蔽性能。研究发现：B4C质量分数为10%的该种新型玻璃纤维/B4C/环氧树脂复合材料的中子屏蔽性能,尤其是慢中子屏蔽性能较传统的含硼聚乙烯和Al-B4C合金材料更为优异;但随着B4C质量分数的增大,屏蔽性能提升不明显。结果验证了蒙特卡罗方法用于中子屏蔽材料优化设计的可行性。     

X射线能谱测量的蒙特卡罗成像模拟

针对高能强流电子束轰击高Z靶产生的X射线的能谱测量问题,采用蒙特卡罗方法进行成像模拟研究。高能X射线能谱通常由对X射线经过衰减体的直穿透射率曲线进行解谱获得。设计了带多准直孔的截锥体模型,在单次模拟成像中获得完整的衰减透射率曲线,有效避免了散射光子对透射率曲线以及X射线能谱重建的影响。成像面采用非均匀划分网格计数,将大部分探测计数点集中于各准直孔出口处,保证关注区域模拟成像的精细度,同时减少总体计算时间。     

近距云雾回波蒙特卡罗模拟与实验测量

在激光引信中,云雾后向散射会产生引发虚警的回波信号。基于蒙特卡罗法对云雾回波信号进行了模拟仿真,并在云雾室内开展了测量实验,利用测量结果对理论模型进行了验证。研究结果表明：当发射脉冲宽度小于10 ns时,云雾散射回波展宽效应显著,且展宽效应主要是由多次散射产生的;激光回波的实验测量结果与理论计算结果吻合得较好,都近似为高斯波形,且其回波宽度的差别小于6%,回波功率差别小于30%。     

Monte Carlo modeling of gold nanoparticles detection limits of benchtop three-dimensional L- and K-shell X-ray fluorescence mapping systems

This study aims to investigate the detection limits of gold nanoparticle (GNP) concentrations by Monte Carlo (MC) modeling of benchtop polychromatic K- and L-shell X-ray fluorescence mapping system. In Monte Carlo N-Particle (MCNP version 6.1) simulations, a 0.25-cm-diameter cylinder containing GNPs of various concentrations (i.e., 0.005%–1.0% gold by weight, wt%) was assumed to be located at the center of a cylindrical water phantom of various diameters (1.0–10 cm). Two different sets of incident pencil beam X-rays and detectors were modeled to stimulate X-ray fluorescence (XRF) of GNPs: (1) 62 kVp and silicon drift detector for L-XRF, (2) 105 kVp and cadmium telluride detector for K-XRF. The detection limits were calculated for given radiation doses to the center of phantom (375–1500 mGy). When the diameter of the phantom was 1 cm, the detection limits for L-XRF and K-XRF were an order of 0.001 wt% and of 0.01 wt%, respectively. The detectability of K-XRF turned out to be superior to that of L-XRF for the phantoms greater than or equal to 3 cm in diameter. The MC results will provide a guide for developing an optimal benchtop XRF imaging system for in vivo preclinical imaging, depending on the sizes of GNP-loaded objects, GNP concentrations, and radiation doses.     

快点火背光照相数值模拟

在激光惯性约束聚变实验研究中,诊断燃料层密度通常利用纳秒激光束辐照金属靶片产生特征X射线作为背光照明光源,对内爆球壳进行瞬态辐射照相,进而推断球壳内爆燃料层的密度。利用蒙特卡罗程序,对快点火X射线背光照相进行了研究,模拟了针孔成像中不同的针孔大小、障板厚度、背光能量对成像质量的影响,对于快点火实验中微米尺寸塑料小球,进行了诊断方案优化。模拟结果表明,综合考虑光通量及成像空间分辨,针孔半径为10 m时成像效果最佳;此时,采用2.7 keV的Mo背光源可以获得最佳的密度分辨。     

利用数值模拟测量闪光照相中H-D曲线

 在分析高能闪光照相中传统实验方法不足的基础上,提出了采用Monte Carlo模拟结果来建立底片光学密度与照射量之间的关系,并对一个球对称客体进行了实验照相。采用Monte Carlo方法分析了底片光学密度分布左右不对称的各种因素,认为底片光学密度分布左右不对称主要是照相器件几何对中不理想造成的,并说明了底片光学密度左右平均的合理性。在此基础上介绍了H-D曲线的生成方法,采用Silberstein理论得到了具有较高精度的H D曲线。这种结合Monte Carlo模拟的H-D曲线测量方法不但避免了照射量测量误差,而且还考虑了H-D曲线对X射线能谱的依赖关系,更能体现实际情况,具有较高的精度。可用于球对称客体或柱对称客体的辐射照相。