海底原位X荧光探针分析的水分效应及校正技术研究

本文以自己配置的铜样品和鞍山钢铁厂铁精矿、尾矿为测量对象,采用X射线管激发的便携式X射线荧光分析仪,开展样品内部含水量的变化以及探测器探窗与样品之间水层厚度的变化对初级X射线和特征X射线的强度及散射峰影响的研究及校正。本文研究的水分效应分为两个方面,一部分为样品内部水分对;另一方面为样品外部水分(仪器探窗与样品之间的水分)对目标元素特征X射线的吸收和对相干和非相干散射射线的增强影响。本论文通过理论和实验数据分析,对有水分存在X射线荧光测得的谱线中的信息进行提取与演算,实现对由水分引入的影响进行校正,为X射线荧光分析的海底应用进行理论上的研究。本文取得的主要成果有:1.建立了以散射射线强度确定样品外水层厚度的数理方程,为定量校正水分的影响奠定了理论基础。2.通过实验得出特征X射线及初级射线的散射射线随水分变化的规律:(1)特征X射线强度随着样品内部水分的增加而逐渐减弱,当水分达到一定程度变化曲线趋于稳定。(2)特征X射线强度随样品外层水层厚度的增加按指数衰减,散射射线强度随水层厚度增加而增加,最后趋于不变。3.实验结果表明:(1)通过校正样品内水含量对目标元素的特征X射线强度影响后,校正后Fe、Cu特征X射线计数与不含水样品元素的特征X射线计数之间的相对误差在10%以内。(2)对于Cu元素当水层厚度小于3mm,对于Fe元素当水层厚度小于2mm,本文的校正模型均能有效的校正水层厚度对Cu、Fe元素特征X射线强度的影响。(3)通过校正水层厚度对目标元素的特征X射线强度影响后,对于Cu元素当水层厚度在0~3mm变化,对于Fe元素当水层厚度在0~2mm变化时,校正后Fe、Cu元素特征X射线计数与无水层情况元素特征X射线计数之间的相对误差基本上在10%以内。可见经过对样品内部水分和样品外部水层厚度的校正之后可有效的克服水分效应的影响。