能量色散X射线荧光光谱仪信号处理系统研究

发布时间：2024-02-23 09:06

　　近几十年来,X射线荧光光谱仪不断的发展和完善,并且X射线荧光分析技术的应用领域越来越广泛,不仅在地质、矿物、石油等领域被广泛应用,在化工、医疗等领域也大放异彩。现代能量色散X射线荧光(EDXRF)光谱仪的主要组成部分有:X射线发生器(X射线管、高压电源)、检测系统(准直器、探测器)、信号处理电路(放大、滤波电路)和记录计数系统(多道分析器)。EDXRF光谱仪测定试样中多种成分的特征X射线光谱能量和强度,在不毁坏样品结构的情况下同时对样品中的多种元素成分做出定性分析和定量分析。本文充分依托近现代X射线分析技术的研究成果和精华,设计一款实验室台式能量色散X射线荧光光谱仪。本文使用能量分辨率高、性能好的电制冷Si-PIN半导体探测器,采用稳定性好、分析范围宽的X射线管作为激发源,并根据理论分析与实验验证相结合确定“源-样-探”的最佳几何探测光路,显著提高光谱仪的探测效率和检出限;设计了可直接与探测器输出相连的整形放大电路,提高光谱仪的能量分辨率;设计峰值保持电路协调整形放大电路和多道脉冲幅度分析器;设计了以FPGA为控制核心,由模数转换模块、电平转换模块和RS232通信模块等构成的多道脉冲幅...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 X射线荧光光谱分析的研究背景和选题依据
    1.2 能量色散X射线荧光光谱仪的发展和研究现状
        1.2.1 能量色散X射线荧光光谱仪硬件现状
        1.2.2 能量色散X射线荧光光谱仪软件开发现状
        1.2.3 能量色散X射线荧光光谱仪现状
    1.3 论文主要研究内容
    1.4 论文组织结构
第二章 X射线荧光分析的理论基础
    2.1 特征X射线产生机制
    2.2 X射线荧光定性和定量分析
        2.2.1 定性分析
        2.2.2 定量分析
    2.3 能量色散X射线荧光光谱仪工作原理
第三章 光谱仪硬件系统结构设计
    3.1 激发源的选择
        3.1.1 X射线管靶材的选择
        3.1.2 X射线管原级谱激发
    3.2 探测器的选择
    3.3 源-样-探几何布局设计
    3.4 信号处理电路的设计
        3.4.1 整形放大电路
        3.4.2 峰值保持电路
    3.5 多道脉冲幅度分析器
        3.5.1 模数转换电路
        3.5.2 电平转换电路
        3.5.3 FPGA控制电路
        3.5.4 RS232通讯电路
    3.6 光谱仪电源系统
    3.7 本章小结
第四章 X射线荧光光谱数据处理
    4.1 谱线平滑
        4.1.1 X射线荧光光谱计数统计规律
        4.1.2 谱线光滑去噪评价指标
        4.1.3 常用光谱去噪算法分析
    4.2 背景谱处理
        4.2.1 光谱整体拟合扣除本底
        4.2.2 滤波器扣除本底
        4.2.3 削峰法扣除本底
        4.2.4 小波变换扣除本底
    4.3 寻峰和峰面积计算
        4.3.1 谱峰的数学模型
        4.3.2 峰检测方法
        4.3.3 获取谱峰净强度
    4.4 本章小结
第五章 实验与系统测试
    5.1 上位机系统用户界面
        5.1.1 系统软件概述
        5.1.2 系统软件总体设计
    5.2 X射线荧光光谱仪的技术指标
    5.3 主要性能测试和结果分析
        5.3.1 稳定性
        5.3.2 线性度
        5.3.3 重复性
        5.3.4 能量分辨率
    5.4 本章小结
第六章 总结
致谢
参考文献
作者攻读硕士学位期间发表的学术论文及成果



本文编号：3907378