海底原位X荧光探针分析的水分效应及校正技术研究

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 选题依据及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究概况
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 研究内容
• 1.4 本章小结
• 第2章 X 射线荧光分析的理论基础
• 2.1 X 射线荧光定性分析的基本原理
• 2.2 X 射线荧光定量分析基本方程
• 2.2.1 X 射线荧光计数率公式
• 2.2.2 散射射线计数率的基本公式
• 2.3 X 射线与物质的相互作用
• 2.3.1 光电效应
• 2.3.2 康普顿散射效应
• 2.3.3 X 射线在物质中的吸收
• 2.4 本章小结
• 第3章 水分效应的影响及对策
• 3.1 样品内部水分对X 射线强度的影响及对策
• 3.1.1 样品内部水分效应
• 3.1.2 样品内部水分效应的对策
• 3.2 样品和铍窗之间水分对X 射线强度的影响及对策
• 3.2.1 样品外水层厚度的影响
• 3.2.2 水层厚度的影响及校正
• 3.3 其他干扰因素及对策
• 3.3.1 基体效应及校正
• 3.3.2 不平度效应及校正
• 3.3.3 矿化不均效应
• 3.4 本章小结
• 第4章 仪器设备和样品
• 4.1 实验样品的制备
• 4.2 颗粒度的影响及对策
• 4.3 实验仪器介绍
• 4.4 仪器谱漂修正
• 4.5 本章小结
• 第5章 实验方案及结果分析
• 5.1 实验准备
• 5.2 样品水分饱和度的研究
• 5.3 水分衰减系数的研究
• 5.4 水层厚度的确定及校正方法
• 5.5 实验结果的评价
• 5.6 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间取得学术成果