EDXRF分析中吸收—增强效应的蒙特卡罗模拟

摘要

能量色散X射线荧光光谱分析(EDXRF)，与其它元素分析方法相比，有着快速、多元素、对样品无损害等优点。广泛应用于野外地质样品分析、室内核素检测、建筑材料的放射性分析等方面。能量色散X射线荧光光谱分析中，吸收-增强效应对测量的准确度影响很大。在传统的X荧光光谱分析中，利用实验或者数学校正的方法对吸收-增强效应进行校正。在实际的工作中面临工作量大，检出限等方面的限制。本文结合蒙特卡罗（Monte Carlo）方法模拟能量色散X荧光分析。主要是对X荧光分析中吸收-增强效应进行模拟计算，对求取蒙特卡罗程序MCNP5中GEB高斯展宽系数的方法进行了讨论与验证。并使用MCNP5对常见的Fe-Cr、Fe-Mn，Cu-Zn三种二元合金中吸收-增强效应进行了模拟计算。编译基于visual studio 2010平台，自动求取GEB系数的MFC应用程序。
　　本论文题目源自“863”计划项目“高精度能谱探测仪器研发”（项目编号:2012AA061803）。论文取得的成果有:
　　1)依据能量色散X荧光分析的工作原理，使用IED-2000T手持多元素快速X荧光分析仪的具体物理参数建立了蒙特卡罗模拟软件MCNP5中的模拟模型。
　　2)在能量色散X荧光分析的仪器谱中，荧光计数遵从高斯分布。利用高斯分布的标准差求取能量色散型IED-2000T手持式多元素快速X荧光分析仪中某全能峰的半高宽，利用上述数据求取MCNP5程序中GEB高斯展宽系数卡中的系数a，b，c，模拟计算Fe，Cu，Cr的X荧光，将模拟能谱与实测能谱进行比对，取得了模拟能谱与实测能谱几乎完全一致的结果，验证了在用MCNP5模拟能量色散X荧光分析时，用仪器谱中高斯分布的标准差求取GEB高斯展宽系数的可行性。
　　3)对常见的二元系样品Fe-Cr,Fe-Mn，Cu-Zn合金，进行了不同含量情况下的蒙特卡罗模拟计算，得到了元素含量与特征峰相对强度的关系曲线。得出的二元样品中吸收-增强效应情况与理论一致。验证了蒙特卡罗方法用于模拟X荧光分析中吸收-增强效应的可行性，为进一步的无标样分析打下了基础。
　　4)基于visual studi0 2010平台，编译利用仪器谱数据求取MCNP5程序中GEB卡中系数a，b，c的MFC应用程序。实现导入仪器能谱数据，自动求取系数。减少了求取MCNP5中GEB卡系数的步骤与计算。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 主要内容

第2章 X荧光分析理论基础

2．1 X射线与特征X射线

2．2 X射线与物质的相互作用

2．3 质量吸收系数与吸收限

2．4 X荧光分析理论公式

2．4．1 莫塞莱定律

2．4．2 初级X荧光强度的计算公式

2．4．3 次级荧光强度的计算

2．5 吸收-增强效应

第3章 蒙特卡罗方法简介

3．1 蒙特卡罗方法的发展与相关软件

3．2 MCNP5蒙特卡罗程序

第4章 蒙特卡罗模拟模型

4．1 蒙特卡罗模拟模型的建立

4．2 探测器响应函数

4．3 EDXRF实测数据求取GEB卡系数

4．4 高斯展宽模拟谱与实验谱对比

第5章 Fe-Cr、Fe-Mn、Cu-Zn二元样模拟结果

5．1 Fe-Cr二元样模拟结果

5．2 Fe-Mn二元样模拟结果

5．3 Cu-Zn二元样模拟结果

第6章 自动求取高斯展宽系数程序

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得的学术成果

附录A 自动求取高斯展宽系数程序主要代码