便携式微束X射线荧光谱仪的研发

研制了便携式微束X射线荧光谱仪,并对其硬件、软件和性能等特征进行了分析。该谱仪应用激光位移传感器实时检测样品测量点到透镜出端之间的距离并自动调节该距离的方法,来解决考古样品表面不平整或弧度而造成的照射样品X射线束斑变化的问题,从而保证X射线照射光斑大小不变。为验证谱仪的可靠性,采用该谱仪测量了表面高度差接近5 mm的古陶瓷样品微区的釉彩层元素的分布。分析结果表明,激光位移传感器能有效减少由于样品表面不平整或弧度带来的测量误差。此外,使用本谱仪分析了5角硬币表面4 mm×4 mm的区域,经过数据处理后得到Cu、Sn等元素的分布及其合金相的分布,表明该谱仪不仅可进行微区能量色散X射线荧光分析（μ-EDXRF）,同时还可进行微区能量色散X射线衍射分析（μ-EDXRD）。     

一种微束X射线衍射仪及其应用研究

本文研究了一种微束X射线衍射仪,并对其硬件、软件和性能进行了介绍。该衍射仪采用毛细管X光透镜将X射线束会聚到μm量级,并通过由PLC和步进电机等组成的闭环运动控制系统调节三维样品台来实现对样品微区的物相分析和物相的二维扫描分析。利用自行开发的控制软件实现了微区X射线衍射分析和微区能量色散X射线荧光分析两种模式。为了验证设备的可行性,采用本微束X射线衍射仪以微区X射线衍射的方式扫描了苹果手机主板的焊锡接触点上1.0 mm×0.6 mm的区域,得到了区域内SnO₂(3 1 2)的晶相分布图。此外,利用本微束X射线衍射仪分析了1片清代红绿彩瓷表面的白色瓷釉和彩料中钾长石和钙长石等主要的晶相,这些实验数据可为古代瓷器的烧制工艺提供有益的参考。因此,这种微束X射线衍射仪在材料、文物保护等研究领域具有广泛的应用前景。     

微束X射线荧光分析系统的建立及其在考古学中的应用

文章报道一种新型基于X光透镜的微束X射线荧光分析系统的结构、性能和特点及其在考古学中的应用。X光透镜将旋转阳极X射线发生器产生的X射线束聚成直径为几十微米的光束，可用于考古样品的无损微区分析。为检验微束分析系统的可行性，分析了1片明代青花瓷残片中青花部位的元素分布。分析结果表明：青花中Mn和Co元素的含量与青花颜色的深浅相一致。相关性分析表明：Mn和Co呈现良好线性相关；Mn和Co的含量或比值对青花的产地和真伪的辨别有重要意义。     

使用X光透镜的XRF谱仪的研究进展

使用外径为２００μｍ的复合导管组装的Ｘ光透镜。可将发散的Ｘ光束聚成直径为２５０μｍ的微束。测量了透镜的能谱特性，选择不同范围能谱特性的透可改善ＸＲＦ谱对个别元素的探测极限。与最佳几何但不带透镜的ＯＭＩＣＲＯＮ微束荧光谱仪比较表明，带透镜的ＸＲＦ谱仪对中重元素的分析灵敏度提高了近１０倍。     

使用X光聚束系统的X射线荧光分析研究

复合光导管组成的Ｘ光透镜可将发散的Ｘ光束聚至直径φ０．５ｍｍ，聚束后的功率密度增加１０＾４倍，这种新型的Ｘ光透镜已用于Ｘ射线荧光分析研究，使用Ｘ光管功率仅２Ｗ，而探测限可达１０＾－９－１０＾１０ｇ．     

X光透镜在X射线衍射技术中的应用

用整体平行束X光透镜代替常规衍射仪的索拉狭缝和/或附加狭缝,入射和衍射X光强度可提高1.5―3.5倍,分辨率可达0.4°,可用于薄膜、粉末样品和离子束沉积样品的分析。将微会聚X光透镜应用于生物大分子衍射、高压X射线衍射、四圆X射线衍射3个不同的衍射领域,在相同X光源功率条件下,使用X光透镜后的衍射强度提高到原来的3―10倍,信噪比和分辨率有不同程度的改善。     

软X射线聚束透镜特性研究

研制了软X射线聚束透镜,它由1387根内直径为0.45 mm、外直径为0.60 mm的X光导管组成,分21层排布,收光角达到28.9°。该透镜同高温等离子体辐射源组合可以获得除去等离子体溅射的高强度宽能带软X射线束。同激光等离子体软X射线源组合,在透镜后焦点处获得的功率密度达到1.3×10~5W/cm~2,传输效率为18.6%,能量密度增益达到1000。将"强光一号"加速器近似为点光源软X射线源,使用透镜与之耦合,在焦斑处获得的功率密度可以达到0.5 TW/cm~2。     

微束X射线荧光无损分析古瓷器高铅釉的方法及应用研究

研究了微会聚透镜分析高铅样品的特征,采用基于微会聚透镜的微束X射线荧光无损定量分析了一片清代彩绘瓷彩料中的元素含量,同时扫描分析了彩料中某一特定区域的元素分布。从元素分布中可推测出清代彩绘的制作工艺是先用高铅的Mn颜料绘出图案的轮廓,然后向中间填充设计好高铅的Cu颜料,或直接用高铅的Fe混合物绘画。分析结果表明,基于微会聚透镜的微束X射线荧光分析是一种较好的高铅样品的分析手段。     

X射线荧光光谱仪的现状

综述了波长色散X射线荧光光谱仪和能量色散X射线荧光光谱仪的现状和发展趋势,及其X射线荧光光谱仪的拓展,介绍了部分具有代表性的X射线荧光光谱仪的主要性能.     

能量色散X射线荧光光谱仪现状及其发展趋势

能量色散X射线荧光光谱仪被广泛用于许多部门和领域,已成为理化检测、野外现场分析和过程控制分析等的重要工具.文中介绍了现代能量色散X射线荧光光谱仪主要性能指标,综述了能量色散X射线荧光光谱仪的硬件和软件研制现状,简述了多种新型的能量色散型X射线荧光光谱仪,并对其发展趋势与前景进行了展望.     

利用多毛细管准直器测量X射线光源焦斑尺寸

设计了一种测量X射线光源焦斑尺寸的方法：多毛细管准直器法。整体玻璃毛细管X射线准直器是由数10⁵根内径为几微米的单玻璃毛细管组成的X射线光学器件,X射线光源发出的发散X射线光束被多毛细管准直器约束后变为准平行束。准平行束的截面直径是X射线光源焦斑直径的函数,通过测量准平行束不同位置处的截面直径,利用线性拟合可得到X射线光源的焦斑直径。分别利用多毛细管准直器法和常用的小孔成像法测量了同一微焦斑X射线光源的焦斑直径,测量结果分别为60.8和59.4μm。多毛细管准直器法对焦斑直径在亚微米量级或更小X射线源的焦斑尺寸测量中将显示出更多的优势。     

小型化软X光能谱仪研制

为研制小型化软X光能谱仪,首先研制了一批小型化软X光探测元器件,包括中子辐照的砷化镓探测器、质子辐照的砷化镓探测器、多层膜反射镜、平面镜和小型化X射线二极管(XRD)等等。配置了多层镜光电导软X光能谱仪、平面镜小XRD软X光能谱仪和平面镜光电导软X光能谱仪等。这些谱仪都在“神光”Ⅱ上做了考核实验,并对这些谱仪作出了客观的评价。     

FPGA便携式多道γ谱仪的研制

为适应多道γ谱仪向便携式方向发展的需要,引入先进的FPGA数字集成电路技术,编制模数变换器逻辑的Verilog HDL程序,替换传统多道γ谱仪中复杂繁多的分立元器件,研制了新型便携式多道γ谱仪。谱仪研发中,引入FPGA技术,取代时序复杂的分立数字器件,增强了仪器的可维护性,更具适用性。测试表明:该谱仪微分非线性2%,积分非线性0.1%,可用于长时间野外测量。     

基于FPGA和ARM的便携式γ谱仪研制

为适应γ能谱分析的发展需要,研发了新型便携式γ谱仪。该谱仪引入了FPGA技术,取代时序复杂的分立数字器件,增强了仪器的可维护性,更具适用性;开发了基于ARM的界面友好的多道采集软件,摆脱了依赖于计算机操作的限制,且仪器工作时间大于8h,因而可用于长时间野外测量。测试结果表明:该谱仪能量分辨率为6.9%,稳定性为0.3%,满足了γ谱仪的性能指标要求。     

能量色散荧光谱仪分析环境土壤中232Th的放射性浓度

为了建立快速简便地测量环境土壤中²³²Th放射性浓度的方法,使用粉末压片法制样,能量色散荧光谱仪测量环境土壤中钍的质量含量,换算成²³²Th的放射性浓度,经与高纯锗γ谱仪测量计算得到的²³²Th的放射性浓度比较,相对偏差为6.12%～29.46%,配对t检验表明两组数据结果一致。同时考察了该方法的精密度和准确度均较好。证明可采用荧光谱仪这种简便快速的方法分析环境土壤中²³²Th的放射性浓度。     

核反恐下基于碲锌镉(CZT)探测器便携式谱仪的研制

核恐怖活动具有隐蔽性强、危害性大、涉及面广、成分复杂等特点,一旦发生就会造成严重的人员伤亡、财产损失和社会恐慌,为了防范核恐怖主义,做好核安保工作,针对重要交通关口、国际重大活动场所等核安保过程中核素识别速度较慢的问题,本文通过对核监测设施系统整体优化设计,研制先进的核电子学模块,自主设计竞争加权算法,并应用于智能核素...