基于MC研究海底原位X射线荧光探测装置

发布时间：2020-10-30 02:51

　　 本论文旨在采用理论分析、MC数值模拟等手段,开展Mn、Fe、Cu、Zn、Pb元素的激发电压、“源-样-探”几何探测装置、探测窗、水分效应等关键技术的研究,提高海底原位探测多元素分析的准确度和灵敏度,为我国海洋矿产资源勘探提供技术支撑。论文主要取得以下成果:(1)基于MC研究优化X光管激发电压。针对海底沉积物中Mn、Fe、Cu、Zn、Pb 5种元素,Mn、Fe元素在20kV时峰背比在最高峰背比的三分之二以上,Cu、Zn元素在20kV时峰背比较高,Pb元素在30kV时峰背比最高,因此Mn、Fe、Cu、Zn元素激发电压设置为20kV,Pb元素激发电压设置为30kV。(2)基于理论分析和MC模拟研究了“源-样-探”几何探测装置。根据元素归一化计数和峰背比,确定出最佳“源-样”角度为10o,“样-探”角度为20o,最佳“源-样-探”距离为9mm。(3)采用MC模拟对探测窗效应进行了研究。综合安全、工艺设计及探测窗厚度对元素特征X射线计数的影响三方面考虑,确定探测窗厚度为1.5mm;利用探测窗对射线的影响建立校正方程,校正1.5mm厚度的探测窗。结果表明,探测窗厚度校正后与无探测窗相比计数的相对误差基本上小于9%;探测窗杂质对Mn、Cu和Pb元素的干扰较小,Fe和Zn元素的干扰较大,基于探测窗有无杂质下Fe、Zn特征X射线计数关系建立校正方程。结果表明,当Fe、Zn元素含量为0.8%时,杂质校正后与无杂质相比相对误差小于4%。(4)采用MC模拟研究了水分效应的影响,以散射射线为内标建立了水分效应的校正方程。结果表明,含水率校正后的特征X射线计数与不含水时目标元素特征X射线计数相比相对误差小于10%。Mn、Fe元素水层厚度小于1mm,Cu、Zn元素水层厚度小于2mm,Pb元素水层厚度小于3mm时可有效校正,且水层校正后与无水层相比相对误差小于15%。
【学位单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：P715.5
【部分图文】：

1图 1-1 海底原位 X 射线荧光探测装置探测过程：X 光管产生的初级射线穿过探测窗照射到海底沉积物样品品中目标元素产生特征 X 射线荧光，其中朝向探测器方向的特征 X 射

图 2-1 海底原位 X 射线荧光探测系统装置海底探管的外壳为 5mm 厚的 2A12 硬铝合金，X 射线出入窗即探测窗的材料是对 X 射线透过率较高的金属铍（王广西，2013）。尽管铍是一种低原子序数材料，但由于工作在深海条件下，探测窗要有一定的厚度以满足其耐压要求，而随着厚度的增加，其对 X 射线的吸收变的尤为明显。

图 2-2 海底原位 X 射线荧光探测结构简图原位 X 射线荧光探测定性分析子核和核外电子组成，电子围绕原子核呈一定规律分麟，1979）。一般情况下，离原子核最近的壳层定义
【参考文献】

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本文编号：2861870