Si-PIN与CdTe探测器应用于X射线荧光能谱测量的研究

半导体探测器具有优异的性能因而被广泛应用于能量色散X射线荧光测量,以传统型Si-PIN半导体探测器与复合型CdTe半导体探测器为研究对象,分别从材料属性、探测效率、能量分辨率等方面对两种探测器进行对比,重点分析探测器灵敏区厚度、入射X射线能量、后级电路成型时间等因素对其性能的影响,并对由逃逸峰、空穴拖尾效应所导致的X射线荧光能谱的差异进行分析;同时,针对探测器空穴收集不完全的问题,基于FPGA设计了带有上升时间甄别功能的数字多道脉冲幅度分析器,能够有效消除空穴拖尾的影响,提高能量分辨率。从实验结果可知:对能量低于15keV的射线,Si-PIN与CdTe探测器的探测效率基本相当;对能量大于15keV的射线,CdTe探测器的的探测效率明显占优;Si-PIN探测器的最佳成形时间约为10μs,CdTe探测器的最佳成形时间约为2.6μs,因而CdTe探测器更适用于高计数率条件;对于不同能量的X射线,Si-PIN探测器的能量分辨率优于CdTe探测器;CdTe探测器具有明显的空穴拖尾效应,将CdTe探测器与带上升时间甄别功能的数字多道脉冲幅度分析器配合使用,其能量分辨率显著提高。     

X荧光能谱法测定合金结构钢标样中五个元素

本文提出Ｘ荧光能谱法测定合金结构钢中５个元素含量的方法。本方法采用能说仪中定量分析软件，选择适当工作条件，测定合金结构钢中５个元素。其准确度精确度均能满足分析要求。     

标定脉冲星导航探测器的荧光X射线光源

为标定X射线脉冲星导航用探测器, 设计了一种荧光X射线源, 该射线源的工作原理是 用X射线管的出射线轰击特定荧光靶材, 从而获得能量一定的荧光X射线, 并以此作为标定探测器的荧光X射线光源. 采用硅漂移半导体探测器在大气环境下测试了按上述原理搭建的荧光X射线光源的能谱分布和光子流量, 从光子流量入手推算了该荧光X射线光源用于真空系统中对探测器进行标定的可行性. 研制出了荧光X射线光源样机, 并在真空系统中对荧光X射线光源样机光子流量做了测试. 在探测距离D_x=300 cm, X射线管管流I_a=200 μA时, 所测得的荧光X射线光源光子流量可达19.57 ph/s@4.51 keV, 25.22 ph/s@5.41 keV, 33.27 ph/s@8.05 keV, 确认了所提方法的可行性, 获得了标定探测器的荧光X射线光源.     

同步辐射X荧光分析中的逃逸峰的测量和计算

Si(Li)探测器引起的同步辐射X射线荧光(SR-XRF)谱中的逃逸峰,严重干扰利用XRF谱进行的定性和定量分析.对实验中的逃逸峰进行了鉴别.测定了14个样品的从K K_α到As K_α12个元素的标识谱的逃逸峰的强度和峰位.比较了逃逸峰与最近主峰能量差的实验值和标准值,一般误差小10%.用简化的X射线激发的Si K_α分布出射模型,计算元素逃逸峰强和其主峰强的比值,发现随原子序数增加,实验和理论比值都从约1%下降到0.1%左右.     

HL-1装置等离子体的软X射线能谱分析

本文分析了HL-1托卡马克等离子体的软X射线能谱,包括杂质谱线CrK_a,NiK_a,MoK_a辐射强度与孔拦半径a_L,环电流及充气压强P_H之间的关系。讨论了放电初始段、终了段及逃逸电子流较强的放电的软X射线能谱的特点。     

X荧光能谱法测定磷青铜、青铜标样中铜与锡

本文提出X荧光能谱法测定磷青铜、青铜标样中铜与含量的方法。本方法采用能谱仪中定量分析软件，选择适当的工作条件，测定7个磷青铜，青铜中铜与锡，结果表明：磷青铜、青铜中铜含量在72.25%－94.50%之间，准确度＜0.2%，相对标准偏差＜0.5%。锡含量在4.24%-7.92%之间，准确度＜0.2%，相对标准偏差＜3％。     

X射线荧光能谱法测定贵金属含量的测量不确定度分析

研究了 X射线荧光能谱法测定贵金属含量的不确定度来源 ,通过 A类评定和 B类评定方法建立了测量结果不确定度的评定程序 ,使测量结果更具有科学性 ,从而能够规范地、定量地进行产品合格判定     

BC537探测器中γ射线的响应函数测量与蒙特卡罗模拟

为了将氘化液闪探测器(BC537)测量的反冲电子谱转换为γ射线能谱,利用标准γ点源对BC537探测器的响应进行了测量并运用基于蒙特卡罗方法的Geant4程序计算了BC537探测器探测γ射线的响应函数。讨论了探测器建模中有无铝壳和入射γ射线束流半径对探测效率和响应函数的影响。对比模拟和实验测量的反冲电子谱,两者符合较好。利用模拟的响应函数和实验测量标准γ源Cs-137和Co-60以及AmBe源在BC537探测器中的反冲电子谱,经迭代法解谱得到了对应的标准γ射线能谱,验证了模拟参数的合理性以及该响应函数的实用性。     

C/O比能谱测井中碘化钠探测器对g射线响应函数的计算

给出了中子g 能谱测井中NaI闪烁探测器对g 射线响应函数的计算方法,计算了3×3NAI（T1）探测晶体对能量直到25MeV的g 射线的能量沉积谱和响应函数。计算结果与实验结果符合较好。     

应用遗传算法拟合偏振X射线荧光重叠谱

X射线荧光光谱分析由于受能量探测器分辨率的限制,谱线重叠干扰严重。不采用合适的重叠谱峰分解或曲线拟合技术,很难进行成分定性和定量分析。样品中的元素及谱线未知、背景基线不确定和模型初始参数不准确是曲线拟合中的最大困难。有多种算法可应用于光谱分析中的曲线拟合。文章将遗传算法应用于永磁材料偏振X射线荧光中的重叠谱分解,研究了进化策略对谱峰分解质量的影响,比较了遗传算法与传统算法的拟合结果。研究表明遗传算法在谱线严重重叠情况下仍具有较强的谱峰分解能力;群体初始化和进化策略的正确选择是该算法成功应用的关键;遗传算法具有全局搜索能力,对重叠谱峰的分辨能力优于标准Marquardt-Levenberg算法。     

基于麻雀搜索算法的土壤重金属X射线荧光光谱重叠峰解析

近年来随着土壤重金属污染的加剧,和人们环境意识的逐渐提高,科研人员对快速检测土壤重金属含量方法的研究正在不断深化.目前,X射线荧光分析法(XRF)是广泛应用于土壤重金属污染检测的方法.但由于X射线荧光光谱仪的能量分辨率有限,而一些重金属元素的荧光产额较低,一些元素的相邻谱峰出现了重叠现象.针对XRF法中元素相邻谱峰的重...     

小波变换的EDXRF光谱金属组分特征峰位置识别

主要研究X射线荧光光谱金属组分特征谱位置的确定。依据不同金属组分的特征谱特性,分析了特征谱的选取规律,在奇异值分析理论和模极大值理论的基础上,分析了基于特征谱小波分解系数的模极大值提取方法,在不同分解尺度下的特点及其传播特性,提出了基于模极大值传播的区间特征峰筛选方法,并对实际测量光谱进行了实验分析。结果表明：利用bior4.4小波作为基函数对实验测量的全能谱数据进行4层小波变换,利用模极大值传播特性,可以消除全能谱上叠加的部分噪声对光谱分析造成的阶跃影响;为提高特征峰的位置识别概率,对小波变换中小于给定阈值的分解系数进行压缩,将实验获取的X射线荧光全能谱第4层小波分解系数直接进行特征峰识别,得到的677个峰值位置,压缩到186个;在此基础上,再采用模极大值传播的区间特征峰筛选方法,筛选区间初始值设置为600 eV,经识别得到的特征峰峰值位置仅为27个,识别准确率得到有效提高。     

Preconcentration Methods for the Analysis of Liquid Samples by X-Ray Fluorescence Techniques

Abstract

This article gives an overview of the state-of-the-art of multi-element and single-element preconcentration procedures prior to X-ray fluorescence (XRF) analysis of liquid samples. Many of these preconcentration methods were developed long ago and the purpose of this review is to present some new efficient variations of these methods and new techniques extending the possibilities of XRF for liquid solutions analysis. In addition, trends and future perspectives in this domain are also commented on and discussed in the last section of the review.     

X射线荧光分析中X射线管原级能谱分布的测定

确切知道X射线管激发的原级能谱分布是X射线荧光分析中的一个重要前提,所用能谱分布函数的准确度大大影响了最终的测量结果。提出利用间接测量法,选用合适的参量模型来描述X射线的原级能谱分布。依靠实验测得的厚靶纯元素样品的荧光强度,利用已知的理论公式,建立非线性方程,优化得到参量模型中的参量值。通过比较实验测得的元素的荧光强度值和利用得到的能谱分布函数计算的理论值,证明此种方法是可行的。     

Lucy-Richardson迭代解谱在X射线荧光分析的应用

硬X射线调制望远镜是我国第一颗X射线天文卫星,其载荷低能X射线望远镜采用了SCD型探测器CCD236,主要对能量在0.7～13.0 keV的软X射线光子进行观测.卫星发射前,需要对探测器进行详细的性能标定,其中包括能量响应矩阵的标定.能量响应矩阵是能谱分析的关键.CCD236探测器输出能谱并不是观测光源的真实发射谱,而...     

全反射X射线技术应用于镀锌板锌层测量的模拟研究

分析了传统的X射线荧光镀锌板锌层测量法,提出了基于全反射X射线荧光分析技术的镀锌板锌层测量方法,并在MCNP中建立X射线全反射模型进行模拟仿真。X射线全反射发生时锌层将原级X射线几乎反射,并在镀锌板法向方向伴随产生少量X射线荧光。针对此特征X射线荧光直接进行分析有效地减少了X射线源的散射本底,提高了测量精度,并且降低了所需源X射线的能量。模拟结果验证了镀锌板上发生X射线全反射的可行性,为实际应用提供了理论依据。     

Hyper Rayleigh Scattering Yields Improved Response Function in Analysing 2-Photon Excited Fluorescence

An accurate instrumental response function is needed to conclusively deconvolute fluorescence data based on time-correlated single-photon counting (TCSPC) and multiphoton excitation. Routinely the response function is measured as Rayleigh scattering (RS) from a colloidal solution, even if the excitation is a multiphoton event. Present work demonstrates that a response function obtained as hyper Rayleigh scattering (HRS) provides a better choice for deconvolution of 2-photon excited fluorescence decays. The 1- and 2-photon response functions were monitored as RS and HRS from colloidal gold particles at 800 and 400 nm, respectively.     

Influence of Polarization of Exciting X-Radiation on Sensitivity of Energy Dispersive X-Ray Fluorescence Trace Analysis at Rocks and Soils

The application of polarized X-rays in energy dispersive X-ray fluorescence analysis (EDXRF) is prooved to be one method for improvement the sensitivity of trace analysis at rock- and soil-samples. The use of a high power X-ray tube in connection with an amorphous Barkla-scattering target for polarization makes possible the increase of peak-to-background ratios in a wide energy range (5 keV < E < 40 keV) in comparison to direct excitation. The influence of the polarization on the peak-to-background ratios at trace analysis at geological samples will be shown.     

基于猝灭荧光素的一种TCSPC仪器响应函数测量方法

根据荧光物质的动态猝灭作用原理,将碘化钠饱和水溶液与碱性荧光素水溶液按照特定的比例混合,利用时间分辨设备测量猝灭后的荧光素荧光寿命。实验观察到随着碘化钠饱和溶液浓度的增加,测量得到的荧光寿命逐步从4 ns减小至24 ps左右。如将猝灭荧光素作为仪器响应函数的标准样品,与通常作为标准样品的二氧化硅纳米颗粒悬浮液进行对比,实验结果显示两者非常吻合,表明猝灭荧光素可以作为荧光衰减测试中的标准样品,进一步研究发现这种新的标准样品一方面避免了传统测量手段中需要在不同探测波长反复测量仪器时间响应函数的问题,更有效地减小了实验中颜色效应造成的实验误差。有望在时间分辨荧光光谱和荧光寿命成像等研究中得到应用。