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    全息基本參數法

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    基本參數法基本參數法（FP:FundamentalParameters）是X射線(xiàn)熒光領(lǐng)域的一項重要算法，是近些年XRF廠(chǎng)商和相關(guān)研究單位關(guān)注的重點(diǎn)

    詳細介紹


    • •       基本參數法

      基本參數法（FP: Fundamental Parameters）是X射線(xiàn)熒光領(lǐng)域的一項重要算法，是近些年XRF廠(chǎng)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校正元素間吸收增強效應。隨后幾十年，基本參數庫逐步完善，相關(guān)理論計算公式逐步被證明和應用，通?；緟捣ㄓ嬎愕姆秶校?/span>
              1) X射線(xiàn)管出射譜（或測量得到）；
              2) X射線(xiàn)光與物質(zhì)相互作用，即產(chǎn)生元素熒光射線(xiàn)的過(guò)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；
       
             基本參數法是對X射線(xiàn)的產(chǎn)生、入射、X射線(xiàn)與物質(zhì)相互作用、探測器的采集譜，根據已經(jīng)掌握的數據庫和物理理論進(jìn)行計算，將計算譜與實(shí)測譜進(jìn)行對比，通過(guò)迭代過(guò)程不斷逼近真實(shí)含量，以迭代的收斂的結果，作為定量結果。因此基本參數法大大降低了對標準樣品的依賴(lài)，目標是對X射線(xiàn)熒光光譜進(jìn)行無(wú)標定量分析。
       
             顯然，基本參數法充分計算了基體吸收效應、元素間吸收-增強效應等，解決了X射線(xiàn)熒光光譜分析對大量標準物質(zhì)的依賴(lài)，提高元素定量精度，拓寬了樣品適應性。雖然目標很清晰，但不同廠(chǎng)家的基本參數法水平存在較大差異，發(fā)展到現階段，達到基本參數法無(wú)標定量水平依舊鳳毛麟角。究其原因，其計算精度與其完整性（即除基本參數庫之外的理論數學(xué)模型）和軟件能力等相關(guān)。


       

       


       

    • • 全息基本參數法

             基本參數法是對一束X射線(xiàn)光激發(fā)樣品，產(chǎn)生元素熒光射線(xiàn)過(guò)程中的質(zhì)量吸收系數、躍遷比、譜線(xiàn)分數、熒光截面、熒光產(chǎn)額等計算是基本參數庫的內涵，軟件采用了基本參數庫就可稱(chēng)為基本參數法，顯然僅僅采用了理論基本參數庫是遠遠不夠的，X射線(xiàn)熒光過(guò)程中，仍有許多物理學(xué)現象或譜處理尚沒(méi)有現成的數據庫或理論公式。比如：探測器的某些效應、背景的扣除等等，尚有很大研究空間，這也是各XRF廠(chǎng)商基本參數法性能差異之所在。

             全息基本參數法（Holospec FP®）是安科慧生研發(fā)人員歷時(shí)十幾年，在借助已有成熟的基本參數庫以及發(fā)表的理論公式基礎上，經(jīng)過(guò)對XRF大量物理學(xué)實(shí)驗，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了一系列數學(xué)模型（Advanced MM）。結合研發(fā)人員對軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)的精通，2019年頒布的全息基本參數法，也是先商品化應用的基本參數法。
       


             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(guò)對已經(jīng)掌握的基本參數庫和理論公式，以及研發(fā)的一系列數學(xué)模型（Advanced MM），全息基本參數法完成X射線(xiàn)熒光整個(gè)物理過(guò)程的數子化描述，其完整性涵蓋了XRF整個(gè)物理學(xué)過(guò)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(xiàn)譜
      ② 計算入射樣品X射線(xiàn)譜
      ③ 計算樣品出射X射線(xiàn)譜
      ④ 計算探測器響應譜
      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(xiàn)性最小二乘法擬合，而非一般FP采用的對若干選定的譜線(xiàn)進(jìn)行擬合。全譜擬合極大提升計算精度和樣品類(lèi)型適應性，實(shí)現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

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


             4）快速

      計算機與軟件技術(shù)的發(fā)展是全息基本參數法實(shí)現的基礎，全息基本參數法運算量龐大，計算時(shí)間遠大于探測器采集時(shí)間。全息基本參數法采用程序設計技巧和CPU多核并行運算，部分運算由GPU單元完成，幾乎在探測器采集完成時(shí)計算同步完成。


             5）可視化與支持開(kāi)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系統內對已知樣品直接計算得到計算譜，此XRF系統探測器采集譜可以同步顯示，通過(guò)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 的計算準確性。



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

      ① 經(jīng)過(guò)解譜算法得到各元素的特征X射線(xiàn)的強度。根據強度之間的關(guān)系，設定各元素含量的初始值，計算得到X射線(xiàn)熒光能譜。

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

      ③ 不斷重復步驟2，經(jīng)過(guò)若干次迭代，計算譜與實(shí)測譜基本重合，迭代結束，得到元素定量結果。
       
             Holospec FP 2.0 整個(gè)計算過(guò)程可見(jiàn)，并且算法軟件支持客戶(hù)根據樣品類(lèi)型設定元素（或化合物）種類(lèi)等一系列參數，支持對各類(lèi)樣品的應用快速開(kāi)發(fā)。

















       

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