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    基本参数法

    基本参数法(FP: Fundamental Parameters)是X射线荧光领域的一项重要算法,是近些年XRF厂商和相关研究单位关注的重点。

    Criss和Birks于1968年首先提出用基本参数校正元素间吸收增强效应。随后几十年,基本参数库逐步完善,相关理论计算公式逐步被证明和应用,通常基本参数法计算的范围有:
            1) X射线管出射谱(或测量得到);
            2) X射线光与物质相互作用,即产生元素荧光射线的过程;
            3) 迭代求解算法对计算谱和探测器采集谱进行拟合,得到元素含量;

     
           基本参数法是对X射线的产生、入射、X射线与物质相互作用、探测器的采集谱,根据已经掌握的数据库和物理理论进行计算,将计算谱与实测谱进行对比,通过迭代过程不断逼近真实含量,以迭代的收敛的结果,作为定量结果。因此基本参数法大大降低了对标准样品的依赖,目标是对X射线荧光光谱进行无标定量分析。
     
           显然,基本参数法充分计算了基体吸收效应、元素间吸收-增强效应等,解决了X射线荧光光谱分析对大量标准物质的依赖,提高元素定量精度,拓宽了样品适应性。虽然目标很清晰,但不同厂家的基本参数法水平存在较大差异,发展到现阶段,达到基本参数法无标定量水平依旧凤毛麟角。究其原因,其计算精度与其完整性(即除基本参数库之外的理论数学模型)和软件能力等相关。


     

     


     

  • • 全息基本参数法

           基本参数法是对一束X射线光激发样品,产生元素荧光射线过程中的质量吸收系数、跃迁比、谱线分数、荧光截面、荧光产额等计算是基本参数库的内涵,软件采用了基本参数库就可称为基本参数法,显然仅仅采用了理论基本参数库是远远不够的,X射线荧光过程中,仍有许多物理学现象或谱处理尚没有现成的数据库或理论公式。比如:探测器的某些效应、背景的扣除等等,尚有很大研究空间,这也是各XRF厂商基本参数法性能差异之所在。

           全息基本参数法(Holospec FP®)是安科慧生研发人员历时十几年,在借助已有成熟的基本参数库以及发表的理论公式基础上,经过对XRF大量物理学实验,进一步开发了一系列先进数学模型(Advanced MM)。结合研发人员对软件开发技术的精通,2019年颁布的全息基本参数法,也是国内较早商品化应用的基本参数法。

     


           安科慧生研发人员在如下方面注入精力,Holospec FP 2.0 具备如下特点和优势:
           
    1)完整性

    通过对已经掌握的基本参数库和理论公式,以及研发的一系列先进数学模型(Advanced MM),全息基本参数法完成X射线荧光整个物理过程的数子化描述,其完整性涵盖了XRF整个物理学过程,是算法理论的根基。其完整性至少包括:
     
     计算光管原级射线谱
     计算入射样品X射线谱
     计算样品出射X射线谱

     计算探测器响应谱
    ⑤ 谱图的背景扣除算法与拟合算法

           2)全谱拟合

    Holospec FP 2.0 主要特征进行XRF所有采集的谱进行非线性最小二乘法拟合,而非一般FP采用的对若干选定的谱线进行拟合。全谱拟合提升了计算精度和样品类型适应性,实现样品中主量元素和微量元素同步计算和定量分析。


           3)通用性

    全息基本参数法具备完整性的同时,也具备了通用性,其实现了各种XRF硬件条件下的理论计算,软件实现了对硬件的配置和适应。


           4)快速

    计算机与软件技术的发展是全息基本参数法实现的基础,全息基本参数法运算量庞大,计算时间远大于探测器采集时间。全息基本参数法采用程序设计技巧和CPU多核并行运算,部分运算由GPU单元完成,几乎在探测器采集完成时计算同步完成。


           5可视化与支持开发

    Holospec FP 2.0 功能包括正向计算和反向迭代,正向计算是在特定XRF系统内对已知样品直接计算得到计算谱,此XRF系统探测器采集谱可以同步显示,通过对已知样品对比计算谱与探测器采集谱的一致性,可以评判Holospec FP 2.0 的计算准确性。



           反向迭代是对未知样品计算定量的过程。其步骤是:
     

     经过解谱算法得到各元素的特征X射线的强度。根据强度之间的关系,设定各元素含量的初始值,计算得到X射线荧光能谱。

     根据计算的谱得到各元素的特征X射线的计算强度,根据计算强度与实测强度的差别,计算含量调整量,得到各元素含量的新值,再计算得到新的X射线能谱。

     不断重复步骤2,经过若干次迭代,计算谱与实测谱基本重合,迭代结束,得到元素定量结果。

     
           Holospec FP 2.0 整个计算过程可见,并且算法软件支持客户根据样品类型设定元素(或化合物)种类等一系列参数,支持对各类样品的应用快速开发。

















     

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