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高灵敏度多元素现场X荧光探测系统的研制

林延畅

   在矿产资源勘查领域,采用高灵敏度X荧光探测设备,在野外对粉末样品、天然岩石和原生土壤进行快速多元素定量测定,能大大缩短地质普查和异常查证的周期,有效提高探矿效率,降低探矿成本。本文论述了新一代高灵敏度多元素现场X荧光探测系统的研制。该系统样机体积小,总重量小于3kg,在野外可持续工作14小时以上。能在测量现场完成K、Ca、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn和Sr等10余种元素的同时测定,其中对Cu、Zn的分析检出限可达到10μg/g。为地质与矿产勘查提供了一种新的地球物理仪器,促进中国地质科技的进步。 X射线探测器的能量分辨本领是能量色散X荧光分析实现高灵敏度多元素分析的关键。本文首次将具有高能量分辨率的电致冷Si-PIN半导体探测器应用于携带式X荧光仪,并设计、研制了与探测器相配套的电子线路单元和应用软件。通过最佳“源-样-探”几何参数论证,设计了基于同位素激发源的“对称边源”激发装置,有效提高X荧光探测的“峰背比”,进一步提高分析灵敏度;设计并制作了“无变压器式高压偏置电源”和“开关型温控致冷电源”,提高系统信噪比并降低了静态功耗;研制了信噪比高、稳定性高、功耗低,而且体积小的脉冲成形放大器和袖珍型多道脉冲幅度分析器;采用嵌入式PC/104工业标准微机作为谱数据处理系统,增强携带式现场X荧光探测系统的实时数据处理能力,实现谱数据现场处理;提出“特征峰软件稳谱”技术,实现野外大温差条件下仪器的谱跟踪测量;开发了具有“汉字下拉菜单”友好操作界面的现场X荧光分析应用软件。 样机先后参加两轮国际地质分析协会组织的样品比对分析,快速多元素测定结果准确度较好。在云南省4个铜矿远景区地质普查野外实际应用表明,可对粉末样品、原生土壤、天然岩矿石、水系沉积物等测量对象进行多元素快速定量、半定量测定。测量准确度、精确度、检出限和长期稳定性等关键指标,均能达到DZ/T0011—91《1:5万地球化学普查规范》中的规定要求。 在本论文的研究成果基础上,发表相关论文9篇,其中EI收录3篇,获国家实用新型专利授权1项。……   
[关键词]:地质矿产勘查;多元素分析;现场能量色散X荧光分析(In-situ EDXRF);多道分析器(MCA)
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:成都理工大学2006年