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全息基本參數(shù)法

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產(chǎn)品簡介

基本參數(shù)法基本參數(shù)法（FP:FundamentalParameters）是X射線熒光領(lǐng)域的一項(xiàng)重要算法，是近些年XRF廠商和相關(guān)研究單位關(guān)注的重點(diǎn)

詳細(xì)介紹


  • •     基本參數(shù)法

    基本參數(shù)法（FP: Fundamental Parameters）是X射線熒光領(lǐng)域的一項(xiàng)重要算法，是近些年XRF廠商和相關(guān)研究單位關(guān)注的重點(diǎn)。

    Criss和Birks于1968年首先提出用基本參數(shù)校正元素間吸收增強(qiáng)效應(yīng)。隨后幾十年，基本參數(shù)庫逐步完善，相關(guān)理論計算公式逐步被證明和應(yīng)用，通?；緟?shù)法計算的范圍有：
            1) X射線管出射譜（或測量得到）；
            2) X射線光與物質(zhì)相互作用，即產(chǎn)生元素?zé)晒馍渚€的過程；
            3) 迭代求解算法對計算譜和探測器采集譜進(jìn)行擬合，得到元素含量；
     
           基本參數(shù)法是對X射線的產(chǎn)生、入射、X射線與物質(zhì)相互作用、探測器的采集譜，根據(jù)已經(jīng)掌握的數(shù)據(jù)庫和物理理論進(jìn)行計算，將計算譜與實(shí)測譜進(jìn)行對比，通過迭代過程不斷逼近真實(shí)含量，以迭代的收斂的結(jié)果，作為定量結(jié)果。因此基本參數(shù)法大大降低了對標(biāo)準(zhǔn)樣品的依賴，目標(biāo)是對X射線熒光光譜進(jìn)行無標(biāo)定量分析。
     
           顯然，基本參數(shù)法充分計算了基體吸收效應(yīng)、元素間吸收-增強(qiáng)效應(yīng)等，解決了X射線熒光光譜分析對大量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的依賴，提高元素定量精度，拓寬了樣品適應(yīng)性。雖然目標(biāo)很清晰，但不同廠家的基本參數(shù)法水平存在較大差異，發(fā)展到現(xiàn)階段，達(dá)到基本參數(shù)法無標(biāo)定量水平依舊鳳毛麟角。究其原因，其計算精度與其完整性（即除基本參數(shù)庫之外的理論數(shù)學(xué)模型）和軟件能力等相關(guān)。


     

     


     

  • • 全息基本參數(shù)法

           基本參數(shù)法是對一束X射線光激發(fā)樣品，產(chǎn)生元素?zé)晒馍渚€過程中的質(zhì)量吸收系數(shù)、躍遷比、譜線分?jǐn)?shù)、熒光截面、熒光產(chǎn)額等計算是基本參數(shù)庫的內(nèi)涵，軟件采用了基本參數(shù)庫就可稱為基本參數(shù)法，顯然僅僅采用了理論基本參數(shù)庫是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，X射線熒光過程中，仍有許多物理學(xué)現(xiàn)象或譜處理尚沒有現(xiàn)成的數(shù)據(jù)庫或理論公式。比如：探測器的某些效應(yīng)、背景的扣除等等，尚有很大研究空間，這也是各XRF廠商基本參數(shù)法性能差異之所在。

           全息基本參數(shù)法（Holospec FP®）是安科慧生研發(fā)人員歷時十幾年，在借助已有成熟的基本參數(shù)庫以及發(fā)表的理論公式基礎(chǔ)上，經(jīng)過對XRF大量物理學(xué)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步開發(fā)了一系列數(shù)學(xué)模型（Advanced MM）。結(jié)合研發(fā)人員對軟件開發(fā)技術(shù)的精通，2019年頒布的全息基本參數(shù)法，也是先商品化應(yīng)用的基本參數(shù)法。
     


           安科慧生研發(fā)人員在如下方面注入精力，Holospec FP 2.0 具備如下特點(diǎn)和優(yōu)勢：
               1）完整性

    通過對已經(jīng)掌握的基本參數(shù)庫和理論公式，以及研發(fā)的一系列數(shù)學(xué)模型（Advanced MM），全息基本參數(shù)法完成X射線熒光整個物理過程的數(shù)子化描述，其完整性涵蓋了XRF整個物理學(xué)過程，是算法理論的根基。其完整性至少包括：
     
    ① 計算光管原級射線譜
    ② 計算入射樣品X射線譜
    ③ 計算樣品出射X射線譜
    ④ 計算探測器響應(yīng)譜
    ⑤ 譜圖的背景扣除算法與擬合算法

           2）全譜擬合

    Holospec FP 2.0 主要特征進(jìn)行XRF所有采集的譜進(jìn)行非線性最小二乘法擬合，而非一般FP采用的對若干選定的譜線進(jìn)行擬合。全譜擬合極大提升計算精度和樣品類型適應(yīng)性，實(shí)現(xiàn)樣品中主量元素和微量元素同步計算和定量分析。


           3）通用性

    全息基本參數(shù)法具備完整性的同時，也具備了通用性，其實(shí)現(xiàn)了各種XRF硬件條件下的理論計算，軟件實(shí)現(xiàn)了對硬件的配置和適應(yīng)。


           4）快速

    計算機(jī)與軟件技術(shù)的發(fā)展是全息基本參數(shù)法實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，全息基本參數(shù)法運(yùn)算量龐大，計算時間遠(yuǎn)大于探測器采集時間。全息基本參數(shù)法采用程序設(shè)計技巧和CPU多核并行運(yùn)算，部分運(yùn)算由GPU單元完成，幾乎在探測器采集完成時計算同步完成。


           5）可視化與支持開發(fā)

    Holospec FP 2.0 功能包括正向計算和反向迭代，正向計算是在特定XRF系統(tǒng)內(nèi)對已知樣品直接計算得到計算譜，此XRF系統(tǒng)探測器采集譜可以同步顯示，通過對已知樣品對比計算譜與探測器采集譜的一致性，可以評判Holospec FP 2.0 的計算準(zhǔn)確性。



           反向迭代是對未知樣品計算定量的過程。其步驟是：
     

    ① 經(jīng)過解譜算法得到各元素的特征X射線的強(qiáng)度。根據(jù)強(qiáng)度之間的關(guān)系，設(shè)定各元素含量的初始值，計算得到X射線熒光能譜。

    ② 根據(jù)計算的譜得到各元素的特征X射線的計算強(qiáng)度，根據(jù)計算強(qiáng)度與實(shí)測強(qiáng)度的差別，計算含量調(diào)整量，得到各元素含量的新值，再計算得到新的X射線能譜。

    ③ 不斷重復(fù)步驟2，經(jīng)過若干次迭代，計算譜與實(shí)測譜基本重合，迭代結(jié)束，得到元素定量結(jié)果。
     
           Holospec FP 2.0 整個計算過程可見，并且算法軟件支持客戶根據(jù)樣品類型設(shè)定元素（或化合物）種類等一系列參數(shù)，支持對各類樣品的應(yīng)用快速開發(fā)。

















     

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