地質(zhì)樣品中有效原子序數(shù)的確定.pdf

1、對于地質(zhì)樣品而言,其基體主要由三大巖類(巖漿巖、變質(zhì)巖和沉積巖)組成,它們的成分主要是硅、鋁、氧、硫和鈣等輕元素。在X熒光測量中,由于基體成分的變化引起待測樣品的密度、有效原子序數(shù)的變化,進而引起散射和吸收情況的變化,直接影響待測元素特征X射線照射量率與其含量之間的線性關(guān)系。
　　 在國內(nèi)外有很多學(xué)者做過相關(guān)由于基體成分變化所引起的有效原子序數(shù)變化的研究,通過測量相干散射與非相干散射計數(shù)率的比值來確定與試樣有效原子序數(shù)的關(guān)系,進

2、行物質(zhì)成分分析,并在簡單的無機物、有機物、玻璃和合金試樣的實際分析工作所證實。在國內(nèi)有學(xué)者做過用Si(Li)探測器,238Pu源對巖石標(biāo)準(zhǔn)樣測定散射比與平均原子序關(guān)系的實驗,但是用Si-PIN探測器,238Pu源激發(fā)來確定地質(zhì)樣品有效原子序數(shù)的研究工作卻不多。
　　 針對目前國內(nèi)研究的不足,本文利用成都理工大學(xué)核技術(shù)與自動化工程學(xué)院研制的IED-2000P手提式多元素X射線熒光儀(Si-PIN探測器,238Pu同位素源)對散射比

3、與有效原子序數(shù)之間的關(guān)系進行研究。本課題來源于中國國土資源航空物探遙感中心項目“西天山航磁異常查證野外X熒光示范”和國家863計劃資源環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域重大項目“航空伽瑪能譜勘查系統(tǒng)研發(fā)”。
　　 1、本文對電子殼層結(jié)合能的原子序數(shù)修正因子進行擬合,擬合范圍為4到20號元素,得到K層修正系數(shù)與原子序數(shù)的一個曲線關(guān)系,其擬合相關(guān)系數(shù)達0.9999。同時又對部分元素較外層的L層、M層電子結(jié)合能的原子序數(shù)修正因子進行擬合。
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4、、通過蒙特卡羅模擬方法,得到與地質(zhì)樣品有效原子序數(shù)十分接近的SiO2和Al2O3分析純樣品密度與有效原子序數(shù)的關(guān)系。通過對固體壓片樣常用的硼酸試劑展開不同質(zhì)量測試,得到樣品壓片前后的密度增量。結(jié)合蒙特卡羅模擬結(jié)果,分別算出SiO2和Al2O3密度增量(壓片樣品和粉末樣品的密度差)下的有效原子序數(shù)增量分別0.00115和0.00054,其結(jié)果對計算地質(zhì)樣品中有效原子序數(shù)的影響有限。
　　 3、對于同位素放射源便攜式X熒光儀的測量來

5、說,散射角是一個很重要的參數(shù),不同的散射角會對結(jié)果造成很大的影響,而且用同位素源激發(fā)的X熒光儀散射角很難精確確定。本文通過與地質(zhì)樣品有效原子序數(shù)十分接近的SiO2和Al2O3分析純樣品的大量實驗,大致計算出IED-2000P手提式多元素X射線熒光儀的最佳散射角度為169°。
　　 4、深入的研究散射峰與有效原子序數(shù)之間的關(guān)系,得出一種計算樣品有效原子序數(shù)的方法(譜線散射法),并將其應(yīng)用于紅山嘴、蒙馬拉和托遜等三個工區(qū),與波長色散

6、X熒光儀測量的有效原子序數(shù)(波長色散法)比較,具有較小的相對誤差,取得了較好的效果。
　　 ①對紅山嘴工區(qū),譜線散射法計算整個工區(qū)的有效原子序數(shù)為13.23,波長色散法計算整個工區(qū)的有效原子序數(shù)為13.45,其相對誤差為1.67％。
　　 ②對蒙馬拉工區(qū),譜線散射法計算整個工區(qū)的有效原子序數(shù)為12.93,波長色散法計算整個工區(qū)的有效原子序數(shù)為13.20,其相對誤差為2.06％。
　　 ③對托遜工區(qū),譜線散射法計算