复杂成分颗粒物料XRF在线测量的研究

发布时间：2022-07-02 14:48

　　对于资源密集型产业,通过对工业生产过程中物料成分的实时在线分析不仅能切实地提高这些产业的能源利用率,也可缓解我国日益强化的环境保护和节能减排等方面的压力,能量色散X射线荧光（X-ray Fluorescence,XRF）分析技术因其具有实时在线、方便快速、无损测量等优点被选择实现工业物料实时在线测量。然而,我国工业物料（如煤炭、水泥等）成分复杂、形状多样,XRF在线分析技术测量的准确度受到严重影响。因此,开发适应于复杂成分颗粒物料的在线测量技术,提升XRF在线分析技术的测量准确度是工业生产中面临的关键技术难题。为解决这一关键技术难题,需在以下两个层面形成突破。首先,通过优化谱分析方法从根源上克服多元素重叠峰及和峰现象的影响。其次,探究颗粒度效应的物理影响机制,建立修正模型与方法,消除粒径6mm以内物料的颗粒度效应,提高XRF技术在线测量准确度。结合上述研究思路,本研究围绕如何克服复杂成分颗粒物料XRF在线测量中的重叠峰、和峰和颗粒度效应的影响,提高XRF在线测量准确度的技术难题,采用理论与实验相结合的方法以获得提升在线测量技术准确度的科学方法。主要的研究内容和结论如下:（1）XRF在线... 

【文章页数】：142 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
缩略词
第一章 绪论
    1.1 课题来源与研究意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究目的
        1.1.3 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 在线X射线荧光分析技术及应用
        1.2.2 谱分析方法
        1.2.3 干扰因素
    1.3 本文的主要研究工作
        1.3.1 主要研究内容与安排
        1.3.2 主要研究成果
第二章 X荧光分析原理及物理基础
    2.1 X射线与物质相互作用
        2.1.1 光电效应
        2.1.2 康普顿散射
        2.1.3 瑞利散射
    2.2 X荧光定性与定量分析原理
        2.2.1 元素特征X荧光能量
        2.2.2 元素定性分析原理
        2.2.3 元素定量分析原理
第三章 XRF在线测量实验平台搭建及性能分析
    3.1 XRF在线测量实验平台的关键参数的模拟计算优化
        3.1.1 MCNP简介
        3.1.2 MCNP模拟计算模型
        3.1.3 入射角模拟计算优化
        3.1.4 出射角模拟计算优化
        3.1.5 源样距模拟计算优化
    3.2 XRF在线测量实验平台关键部件
        3.2.1 激发系统
        3.2.2 探测系统
        3.2.3 数据采集及处理系统
        3.2.4 辅助系统
    3.3 XRF在线测量实验平台搭建
        3.3.1 在线测量实验平台的设计与搭建
        3.3.2 能量刻度
    3.4 XRF在线实验平台关键性能分析
        3.4.1 标准样品的制备
        3.4.2 XRF在线测量实验平台定量刻度
        3.4.3 XRF在线测量实验平台定量测量及检测限
        3.4.4 XRF在线测量实验平台的测量重复性及准确度
    3.5 本章小结
第四章 基于小波分析与X荧光壳层理论重叠峰解析方法的研究
    4.1 常用重叠峰处理方法
        4.1.1 预先确定谱的干扰因子法
        4.1.2 顺序剥谱法
        4.1.3 能谱拟合法
        4.1.4 神经网络法
    4.2 基于小波分析与X荧光壳层理论的重叠峰解析方法原理
        4.2.1 X荧光壳层理论
        4.2.2 小波分析理论
        4.2.3 解析方法流程
    4.3 基于小波分析与Kβ/Kα、Lβ/Lα的重叠峰解析方法
        4.3.1 As、Hg和 Pb重叠峰
        4.3.2 As、Hg和 Pb标准样品制备
        4.3.3 小波分析
        4.3.4 As、Hg和 Pb分支比计算
        4.3.5 定量刻度
    4.4 方法验证与讨论
        4.4.1 验证样品的制备
        4.4.2 定量分析结果与讨论
    4.5 本章小结
第五章 基于蒙特卡洛谱库最小二乘法的解谱方法研究
    5.1 MCLLS解谱方法
    5.2 SDD探测器响应函数
        5.2.1 探测器响应函数比较
        5.2.2 SDD单元素响应函数模型的建立
        5.2.3 单元素响应函数拟合
    5.3 基于蒙特卡洛方法的单元素谱获取
        5.3.1 MCNP模拟计算单元素能谱
        5.3.2 基于PTRAC的单元素能谱提取
        5.3.3 单元素谱库的建立
    5.4 MCLLS全谱分析
        5.4.1 LLS简介
        5.4.2 LLS实验谱拟合与讨论
    5.5 本章小结
第六章 颗粒度效应对XRF在线检测的影响机制及修正方法
    6.1 颗粒物料的影响
        6.1.1 颗粒度效应
        6.1.2 常用的离线样品预处理方法
        6.1.3 XRF在线样品预处理法
    6.2 颗粒物料影响测量精度的物理模型与机制
        6.2.1 XRF荧光分析的物理模型
        6.2.2 颗粒度效应对测量模型影响的物理理论推导
    6.3 物理模型验证
        6.3.1计算方法与实验
        6.3.2 结果与讨论
    6.4 颗粒度效应的距离修正方法
        6.4.1 距离修正方法的推导
        6.4.2 距离修正方法的实现
    6.5 距离修正方法有效性验证
        6.5.1 不同颗粒度样品制备
        6.5.2 不同颗粒度样品测量
        6.5.3 结果与讨论
    6.6 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 研究结论
    7.2 特色及创新点
    7.3 研究展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
附录
    附录1 :元素主要吸收限及特征X射线参数表
    附录2 :XRF在线实验平台模拟优化部分程序
    附录3 :小波处理背景部分程序


【参考文献】：
期刊论文
[1]峰面积修正-X射线荧光光谱法测定铂首饰中铂[J]. 黄近丹,林园,林易晨.  冶金分析. 2016(10)
[2]基于遗传算法的BP神经网络模型在岩心扫描仪测定海洋沉积物多种组分中的应用研究[J]. 李强,刘坚,李小穗,涂公平,杨天邦.  岩矿测试. 2016(05)
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博士论文
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硕士论文
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[5]X射线荧光光谱技术在燃料油检测中的应用研究[D]. 邬蓓蕾.浙江工业大学 2007
[6]小波变换在测量数据分析中的应用[D]. 刘瑞春.长安大学 2007
[7]“大肠早癌自体荧光诊断仪”敏感性评价以及光谱的量化处理[D]. 马萍萍.中南大学 2006
[8]CdZnTe探测器在X射线荧光分析中的应用研究[D]. 李锋.国防科学技术大学 2005



本文编号：3654557