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X荧光现场测量的有关技术研究

吴允平  
【摘要】:能量色散X 荧光分析技术是一种重要的核分析技术。论文瞄准国内外能量色散现场X荧光仪的发展趋势,结合现场工作的特点,针对目前现场X 荧光分析工作中存在的问题如灵敏度低、检出限差、测定元素有限等问题,在激发源、探测器、测量电路、仪器的微机化(硬件和软件)等方面进行了较为系统的研究。激发源采用小型、低功率X 光管,其射线能量连续可调,可根据现场分析的特点和要求,调整照射量率,改善检出限至μg/g(ppm)量级;激发源亦可采用放射性核素源,以利应用于某些特殊场合,进行原位测量。探测器采用电制冷方式的、高灵敏度Si-PIN 型探测器,这种探测器在室温环境下工作良好,其半高宽度FWHM 在5.9KeV(55Fe 源)能量处约为180eV。仪器以笔记本微机系统为核心,和单片机相结合,实现微机化。研制了多道脉冲幅度分析器,并在理论和实验上作了较深入的讨论,该分析器采用单片机作为控制核心,设计了信号甄别电路,能够自适应不同宽度的脉冲信号,进行1024 道测量,外部RAM 保存测量结果,分析器通过RS-232 串口和笔记本微机进行通讯。结合野外现场工作的特点,采用面向对象的高级编程语言,建立和封装了软件的数据结构,设计了软件的多线程结构,开发了WINDOWS 风格的现场X 荧光分析应用软件,软件的图形界面友好,操作方便,可显示X 射线谱线并完成相应的分析任务,软件的文件格式和放射性测量工作站文件格式兼容,分析结果可直接由放射性测量工作站进行成图成像等工作。该系统解决了X 荧光现场测量中的若干技术问题,为在野外现场进行高灵敏度、多种元素快速测量提供了良好的条件。在四川德格、石棉及河北唐山对研制的能量色散现场X 荧光仪进行了现场应用,结果表明:研制的X 荧光分析仪可现场进行多元素分析,现场进行资料整理,仪器的检出限低,能量分辨本领好,测量时间短、使用方便,接近室内仪器的分析水平,是一种有效的现场X 荧光分析仪。该仪器在野外地质工作中应用,可与其他找矿方法相互补充,相互印证,提高野外地质工作的整体水平;在工业现场应用,可克服化学分析导致的分析时间长,分析元素有限、检出限差等缺点,具有明显的经济效益、社会效益和环境效益。可以预见,该仪器的研制成功,不仅将在我国西部大开发和国土资源大调查中发挥出巨大的作用,而且也将在其他非地学领域中大有应用潜力,是一项值得推广的研究成果。


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