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低原子序数元素能量色散X荧光仪的研制

周建斌  
【摘要】: X射线荧光光谱仪的不断完善和发展所带动的X射线荧光分析技术已被广泛用于冶金、地质、矿物、石油、化工、医疗、刑侦、考古等诸多部门和领域。本人从构成低原子序数元素能量色散X荧光仪的几个关键问题如探测器、分析电路、稳定高压电源、标准样品数据库、谱数据处理、系统软件设计以及整机的研制等入手,以国土资源部“十五”地质调查项目为依托、充分吸收已有X荧光分析技术的精华、积极引进IT技术、微电子技术以及数字信号处理技术,并针对已有X荧光分析技术存在的不足之处进行深入研究。完成了低原子序数元素能量色散X荧光仪的研制。 在X荧光分析仪器中,X射线探测器的稳定性、能量分辨率、X射线发生器的稳定性以及“源-样-探”的几何位置关系是影响能量色散X荧光分析仪性能关键。本文论述的研制方案中,采用了电致冷Si-PIN半导体探测器,X光管作为X射线源,避免了同位素激发源可能对环境造成的污染;设计了真空测量系统,能显著提高分析仪器对低原子序数元素的探测效率;研制了采用ARM7微处理器作为核心控制芯片和以太网作为通信手段的多道脉冲幅度分析器,具有功耗低、信噪比高、稳定性好、通讯速度快等特点;设计了多道谱处理软件,能有效识别特征峰,可以进行标定测量,分析测量,长稳测试等工作,并采用了模式识别技术实现对样品进行自动分类测试,同时设计了Linux平台的数据处理软件适用于安全性可靠性更高的场合。 由于低原子序数元素能量色散X荧光仪采用的电致冷半导体探测器能在工业现场或野外条件下工作,能达到室内(Si)Li半导体探测器的水平,并采用了微型X光管,以及成熟的谱处理技术,因此仪器在体积、重量、分析精度均能满足现场或实验室条件的分析测试要求。随着矿产开发、油气勘探的不断发展,以及世界环保要求的不断提高,该仪器将会在矿产勘探、油气勘探、选矿、冶炼、工业产品有害物质检测等领域发挥重要作用,带来巨大的社会效益和经济效益。


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