地質(zhì)樣品中有效原子序數(shù)的確定.pdf

1、對(duì)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(cè)量中,由于基體成分的變化引起待測(cè)樣品的密度、有效原子序數(shù)的變化,進(jìn)而引起散射和吸收情況的變化,直接影響待測(cè)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(guó)內(nèi)外有很多學(xué)者做過(guò)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(guò)測(cè)量相干散射與非相干散射計(jì)數(shù)率的比值來(lái)確定與試樣有效原子序數(shù)的關(guān)系,進(jìn)

2、行物質(zhì)成分分析,并在簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物、有機(jī)物、玻璃和合金試樣的實(shí)際分析工作所證實(shí)。在國(guó)內(nèi)有學(xué)者做過(guò)用Si(Li)探測(cè)器,238Pu源對(duì)巖石標(biāo)準(zhǔn)樣測(cè)定散射比與平均原子序關(guān)系的實(shí)驗(yàn),但是用Si-PIN探測(cè)器,238Pu源激發(fā)來(lái)確定地質(zhì)樣品有效原子序數(shù)的研究工作卻不多。
　　 針對(duì)目前國(guó)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(dòng)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(cè)器,238Pu同位素源)對(duì)散射比

3、與有效原子序數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行研究。本課題來(lái)源于中國(guó)國(guó)土資源航空物探遙感中心項(xiàng)目“西天山航磁異常查證野外X熒光示范”和國(guó)家863計(jì)劃資源環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域重大項(xiàng)目“航空伽瑪能譜勘查系統(tǒng)研發(fā)”。
　　 1、本文對(duì)電子殼層結(jié)合能的原子序數(shù)修正因子進(jìn)行擬合,擬合范圍為4到20號(hào)元素,得到K層修正系數(shù)與原子序數(shù)的一個(gè)曲線關(guān)系,其擬合相關(guān)系數(shù)達(dá)0.9999。同時(shí)又對(duì)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(jìn)行擬合。
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4、、通過(guò)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(guò)對(duì)固體壓片樣常用的硼酸試劑展開不同質(zhì)量測(cè)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(duì)計(jì)算地質(zhì)樣品中有效原子序數(shù)的影響有限。
　　 3、對(duì)于同位素放射源便攜式X熒光儀的測(cè)量來(lái)

5、說(shuō),散射角是一個(gè)很重要的參數(shù),不同的散射角會(huì)對(duì)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(guò)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(shí)驗(yàn),大致計(jì)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(jì)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(gè)工區(qū),與波長(zhǎng)色散

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