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      一種能量色散X射線熒光光譜中多元素特征譜峰識別方法與流程

      文檔序號:11823946閱讀:2120來源:國知局
      一種能量色散X射線熒光光譜中多元素特征譜峰識別方法與流程

      本發(fā)明涉及X射線熒光光譜檢測技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種能量色散X射線熒光光譜中多元素特征譜峰識別方法。



      背景技術(shù):

      X射線熒光(X-ray Fluorescence,簡稱XRF)光譜法作為原子發(fā)射光譜的一種,由于具有樣品預(yù)處理簡單、對待測樣品具有非破壞性、分析速度快、多種元素可同時測量等特點,已成為重金屬快速、非破壞性、現(xiàn)場檢測的有效手段。XRF光譜法是通過產(chǎn)生的高能X射線來激發(fā)待測樣品,使其產(chǎn)生特征次級X射線(也叫X射線熒光),根據(jù)特征X射線熒光的波長或能量及熒光強度來對待測樣品進(jìn)行定性和定量分析。目前,該方法已廣泛應(yīng)用于鋼鐵冶金、地質(zhì)礦產(chǎn)、石油化工、文物鑒定、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域中的重金屬檢測,并取得了較好的社會經(jīng)濟(jì)效益。

      其中能量色散XRF光譜技術(shù)是根據(jù)特征X射線熒光的能量及熒光強度對待測樣品進(jìn)行定性和定量分析。相應(yīng)的能量色散X射線熒光光譜儀由X射線管、樣品室、準(zhǔn)直器、探測器及設(shè)計電路和計算機組成。其利用X射線管產(chǎn)生高能X射線照射被測樣品,激發(fā)樣品產(chǎn)生所含元素的特征X射線熒光,由探測器接受特征X射線熒光并將其轉(zhuǎn)化成電信號,之后由濾波放大電路處理并進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換結(jié)果存儲在存儲器中,存儲器地址與AD轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)值相對應(yīng),之后將存儲器中數(shù)值傳送到上位機顯示光譜,通過對光譜特征峰能量定位,可以得出樣品中所含元素的種類,通過對特征峰強度的計算,可得到樣品中所含元素的含量。

      在實際大氣、水體、土壤及固體廢棄物樣品的能量色散X射線熒光光譜檢測中,通常采用設(shè)置最大能量偏差閾值,利用與能量色散X射線熒光光譜標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中元素特征譜峰峰值能量比對的方法對實際測得的X射線熒光光譜中譜峰進(jìn)行識別判斷,進(jìn)而確定實測的譜峰為某個元素的特征譜峰。但是能量色散X射線熒光光譜標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中有些元素的特征譜峰峰值能量比較接近,如表1所示:

      表1不同元素特征譜峰的峰值能量

      這樣在實際樣品檢測中,因樣品中所含元素的種類未知,當(dāng)多種元素同時存在時,測得的能量色散XRF光譜中的譜峰可能是上述峰值能量相近元素的重疊峰,因此采用上述設(shè)置最大能量偏差閾值比對的譜峰識別判斷方法,根據(jù)申請公布號CN105548230A專利中設(shè)置最大偏差閾值為50eV,無法對實測XRF光譜中的譜峰進(jìn)行準(zhǔn)確判斷與識別,更不能準(zhǔn)確說明兩種譜峰同時存在的狀況。



      技術(shù)實現(xiàn)要素:

      鑒于上述技術(shù)所存在的問題,本發(fā)明的目的是提供一種能量色散X射線熒光光譜中多元素特征譜峰識別方法,以解決實際樣品能量色散XRF測量光譜中譜峰正確有效的判斷與識別問題;通過對實際樣品測得的XRF二維光譜進(jìn)行獨立分量分析,將獲得的初步解析結(jié)果作為非負(fù)矩陣分解的初始解,采用非負(fù)矩陣分解的迭代校正進(jìn)行精確求解。將解算出的單元素計算譜的微分譜與該元素標(biāo)準(zhǔn)譜的微分譜進(jìn)行對比分析,通過皮爾遜相關(guān)系數(shù)判斷兩者的相似度,以實現(xiàn)元素特征譜峰的準(zhǔn)確識別。根據(jù)解算出的單元素計算譜及已建立的校準(zhǔn)曲線,獲得相應(yīng)元素的濃度值,實現(xiàn)定量分析。該方法能夠有效應(yīng)用于薄膜樣品的能量色散XRF光譜中多元素特征譜峰的有效識別及元素的定量檢測。

      本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:

      一種能量色散X射線熒光光譜中多元素特征譜峰識別方法,其特征在于:利用獨立分量分析分解實測的能量色散XRF二維光譜,并將該分解結(jié)果作為非負(fù)矩陣分解的初始解,采用非負(fù)矩陣分解的迭代校正進(jìn)行精確求解,將解算出的單元素計算譜的微分譜與該元素標(biāo)準(zhǔn)譜的微分譜進(jìn)行對比分析,通過皮爾遜相關(guān)系數(shù)判斷兩者的相似度,以實現(xiàn)元素特征譜峰的準(zhǔn)確識別;具體包括如下步驟:

      (1)建立單元素的校準(zhǔn)曲線

      對于薄膜樣品,XRF光譜分析的基體效應(yīng)可忽略不計,且被分析元素的濃度與熒光強度具有線性關(guān)系。

      首先制備被分析元素的不同濃度薄膜樣品,在一定實驗條件下進(jìn)行能量色散XRF光譜測量,并扣空白背景,以該元素特征峰的峰值能量為中心,將相同能量范圍內(nèi)的特征譜峰積分熒光強度與元素濃度根據(jù)最小二乘法建立校準(zhǔn)曲線:

      F=a×C+b

      其中C為被分析元素濃度,F(xiàn)為相應(yīng)能量范圍內(nèi)該元素特征譜峰積分熒光強度,a為校準(zhǔn)曲線的斜率,b為校準(zhǔn)曲線的截距。

      (2)建立單元素的標(biāo)準(zhǔn)譜

      在相同實驗條件下,同一種元素的不同濃度薄膜樣品,在不考慮其它因素影響的情況下,其所對應(yīng)的XRF特征光譜的譜帶形狀具有相似性,其特征峰的峰值位置保持不變,且XRF特征峰熒光強度與元素濃度成正比例關(guān)系。

      因此為了避免樣品濃度所引起的熒光強度的變化,將以步驟(1)相同實驗條件下測得的濃度為C1的被分析元素薄膜樣品在步驟(1)相同能量范圍內(nèi)的能量色散XRF特征光譜F1,按如下公式對其進(jìn)行歸一化處理,建立該被分析元素的標(biāo)準(zhǔn)譜F為:

      <mrow> <mi>F</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <msub> <mi>F</mi> <mn>1</mn> </msub> <mrow> <mo>|</mo> <mo>|</mo> <msub> <mi>F</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>|</mo> <mo>|</mo> </mrow> </mfrac> </mrow>

      (3)單元素標(biāo)準(zhǔn)譜轉(zhuǎn)換為微分譜

      根據(jù)如下公式對上述步驟(2)中被分析元素的標(biāo)準(zhǔn)譜F對能量求導(dǎo),以轉(zhuǎn)換為微分譜,獲得標(biāo)準(zhǔn)譜的微分譜S為:

      <mrow> <mi>S</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>d</mi> <mi>F</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>E</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mi>d</mi> <mi>E</mi> </mrow> </mfrac> </mrow>

      其中E代表能量。

      (4)實際薄膜樣品的能量色散XRF光譜扣背景和去噪預(yù)處理

      將實際采樣獲得的薄膜樣品在步驟(1)相同實驗條件下進(jìn)行能量色散XRF光譜測量,所獲得的光譜具有樣品載體空白濾膜的背景疊加成分和因儀器噪聲而產(chǎn)生的譜線鋸齒形波動。因此需要對該實測的XRF光譜進(jìn)行空白背景扣除和去噪預(yù)處理。

      以步驟(1)相同實驗條件下空白濾膜多次測量結(jié)果的平均值為空白背景光譜,將實測的XRF光譜減去空白背景的XRF光譜進(jìn)行空白背景扣除預(yù)處理。

      將扣除背景后的XRF光譜采用粗糙懲罰光滑方法進(jìn)行去噪預(yù)處理。

      (5)構(gòu)建多元素能量色散XRF二維光譜盲分離模型

      能量色散XRF光譜是以能量為橫坐標(biāo),熒光強度為縱坐標(biāo)的二維譜圖。根據(jù)朗伯-比爾定律、薄膜樣品XRF光譜法基體效應(yīng)可忽略以及多組分光譜的線性疊加原理,構(gòu)建多元素能量色散XRF二維光譜的線性盲分離模型為:

      Y=AS+E

      其中Y為經(jīng)過上述步驟(4)實測XRF光譜扣背景和去噪預(yù)處理后的XRF二維光譜,A為得分矩陣,S為源光譜信號矩陣,E為噪聲。上述公式展開為:

      Y=a1S1+…+akSk+E

      其中,k為元素種類,ak為對應(yīng)元素k的濃度得分,Sk為元素k的源光譜信號,E為噪聲。

      (6)采用獨立分量分析方法進(jìn)行特征提取和解析

      根據(jù)上述步驟(5)構(gòu)建的模型采用獨立分量分析方法對上述步驟(4)預(yù)處理后的實測XRF二維光譜的譜峰進(jìn)行特征提取和解析。求解上述模型中的得分矩陣A和源光譜信號矩陣S,源光譜信號矩陣S表示各個解析元素的XRF二維特征光譜,以獲得單元素k的解析譜。

      (7)采用非負(fù)矩陣分解進(jìn)行精確求解

      以上述步驟(6)中獨立分量分析的分解結(jié)果作為非負(fù)矩陣分解的初始解,采用非負(fù)矩陣分解的迭代校正對上述步驟(5)中的模型進(jìn)行精確求解。將最終精確解析出的單元素k的特征光譜記為計算譜X*,并按如下公式進(jìn)行歸一化處理,獲得計算譜X*的歸一化光譜

      <mrow> <mover> <mi>X</mi> <mo>~</mo> </mover> <mo>=</mo> <mfrac> <msup> <mi>X</mi> <mo>*</mo> </msup> <mrow> <mo>|</mo> <mo>|</mo> <msup> <mi>X</mi> <mo>*</mo> </msup> <mo>|</mo> <mo>|</mo> </mrow> </mfrac> </mrow>

      (8)計算譜轉(zhuǎn)換為微分譜

      將上述步驟(7)精確解析出的單元素k計算譜的歸一化光譜對能量求導(dǎo),以轉(zhuǎn)換為微分譜,獲得單元素k計算譜的微分譜X為:

      <mrow> <mi>X</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>d</mi> <mover> <mi>X</mi> <mo>~</mo> </mover> <mrow> <mo>(</mo> <mi>E</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mi>d</mi> <mi>E</mi> </mrow> </mfrac> </mrow>

      其中E代表能量。

      (9)元素識別

      采用皮爾遜相關(guān)系數(shù)作為上述步驟(8)獲得的單元素k計算譜的微分譜與上述步驟(3)標(biāo)準(zhǔn)譜的微分譜的波形相似度度量,判斷計算譜與標(biāo)準(zhǔn)譜的相似程度,實現(xiàn)能量色散XRF光譜中元素譜峰的識別。

      根據(jù)皮爾遜相關(guān)系數(shù),k元素計算譜的微分譜為X,k元素標(biāo)準(zhǔn)譜的微分譜為S,則這兩個光譜的相關(guān)系數(shù)為:

      <mrow> <mi>P</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>S</mi> <mo>&times;</mo> <msup> <mi>X</mi> <mi>T</mi> </msup> </mrow> <mrow> <mo>|</mo> <mo>|</mo> <mi>S</mi> <mo>|</mo> <mo>|</mo> <mo>|</mo> <mo>|</mo> <mi>X</mi> <mo>|</mo> <mo>|</mo> </mrow> </mfrac> </mrow>

      其中T表示轉(zhuǎn)置。當(dāng)相關(guān)系數(shù)P的絕對值越大,說明單元素k的計算譜與標(biāo)準(zhǔn)譜越相似,當(dāng)|p|=1時,計算譜與標(biāo)準(zhǔn)譜完全一致。因此根據(jù)P值的大小即可對實測的能量色散XRF光譜中譜峰所對應(yīng)的元素進(jìn)行識別。設(shè)定相關(guān)系數(shù)p的閾值為0.9,當(dāng)相關(guān)系數(shù)大于規(guī)定的閾值0.9時,可確定計算譜與標(biāo)準(zhǔn)譜相似,確定實際樣品中含有該計算譜所對應(yīng)的k元素成分。

      (10)元素濃度反演

      根據(jù)上述步驟(1)中所建立的單元素k的校準(zhǔn)曲線及上述步驟(7)中精確解析出的k元素的計算譜X*,反演出相應(yīng)k元素的濃度值,實現(xiàn)k元素的定量分析。

      本發(fā)明的有益效果在于:

      (1)本發(fā)明將獨立分量分析與非負(fù)矩陣分解相結(jié)合,建立獨立分量分析的解析結(jié)果作為非負(fù)矩陣分解的有效初始化方法,有效實現(xiàn)了能量色散XRF二維光譜中特征譜峰的準(zhǔn)確識別。

      (2)在能量色散XRF光譜中,不同元素的原始XRF特征光譜的相關(guān)性較高,因此將微分譜引入能量色散XRF光譜的特征峰識別,將單元素的計算譜與標(biāo)準(zhǔn)譜分別轉(zhuǎn)換為微分譜,通過計算譜的微分譜和標(biāo)準(zhǔn)譜的微分譜之間進(jìn)行對比分析,有利于提高元素識別的準(zhǔn)確性。

      附圖說明

      圖1為本發(fā)明的方法流程圖。

      圖2為實際測量的Ca元素XRF特征光譜。

      圖3為實際測量的Te元素XRF特征光譜。

      圖4為實際測量的Ca與Te元素混合樣品的XRF光譜圖。

      圖5為Ca元素的解析譜。

      圖6為Te元素的解析譜。

      具體實施方式

      下面結(jié)合附圖,通過具體實施例對本發(fā)明的具體實施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述與說明。

      實施例:

      本實施例以鈣(Ca)元素和碲(Te)元素的能量色散XRF特征光譜及兩種元素混合的薄膜樣品的能量色散XRF光譜為例,在能量色散XRF光譜中,Ca元素和Te元素的特征譜峰峰值能量分別如表2所示:

      表2:Ca元素和Te元素特征譜峰的峰值能量

      其中Ca元素的Kα和Kβ特征譜峰峰值能量與Te元素的Lα和Lβ特征譜峰峰值能量極為接近,能量差值分別為0.08keV和0.02keV。

      實驗中選用天津市津北精細(xì)化工有限公司生產(chǎn)的無水氯化鈣(CaCl2)以及上海蘇懿化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)的無水碳酸鈉(Na2CO3)分別制備濃度為0.04727mol/L的CaCl2標(biāo)準(zhǔn)溶液和0.09108mol/L的Na2CO3標(biāo)準(zhǔn)溶液。將CaCl2標(biāo)準(zhǔn)溶液和Na2CO3標(biāo)準(zhǔn)溶液反應(yīng)生成的CaCO3沉淀均勻懸浮液通過抽濾均勻富集在孔徑為0.22um的尼龍微孔濾膜上,富集區(qū)直徑為1.66cm,采用Amptek公司的X射線熒光光譜分析儀(激發(fā)源為Mini-X射線管,靶材為Ag靶,探測器為硅漂移探測器),在X射線管的工作電壓為40kV,工作電流為20μA,探測器的測量時間為120s,脈沖成型時間為6.4μs,增益為47.47的實驗儀器參數(shù)條件下測得的Ca元素的能量色散XRF特征光譜如圖2所示。選用天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所生產(chǎn)的碲粉(Te),準(zhǔn)確稱取一定量經(jīng)過研磨后的Te粉加入到去離子水中并攪拌均勻,將Te粉的均勻懸浮液通過抽濾均勻富集在尼龍微孔濾膜上,在上述相同實驗儀器參數(shù)條件下測得的Te元素的能量色散XRF特征光譜如圖3所示。

      采用上述相同方法制成CaCO3沉淀與Te粉的均勻懸浮液并通過抽濾制成Ca元素與Te元素混合的薄膜樣品,在上述相同實驗儀器參數(shù)條件下測得的能量色散XRF光譜圖如圖4所示。從圖4可以看出Ca元素的Kα和Kβ特征譜峰與Te元素的Lα和Lβ特征譜峰相重疊,從測得的混合樣品的XRF光譜中無法直接分辨出譜峰所對應(yīng)的元素種類。

      如圖1所示,一種能量色散X射線熒光光譜中多元素特征譜峰識別方法,其特征在于,包括以下步驟:

      (1)建立單元素的校準(zhǔn)曲線

      對于薄膜樣品,XRF光譜分析的基體效應(yīng)可忽略不計,且被分析元素的濃度與熒光強度具有線性關(guān)系。

      以Ca和Te為被分析元素,采用上述均勻懸浮液抽濾的方法制備不同濃度Ca元素和Te元素的薄膜樣品,在上述相同實驗條件下進(jìn)行能量色散XRF光譜測量,并扣空白背景,根據(jù)Ca元素的Kα特征譜峰峰值能量為3.69keV和Te元素的Lα特征譜峰峰值能量為3.77keV,分別以3.69keV和3.77keV能量為中心,將相同能量范圍內(nèi)的特征譜峰積分熒光強度與元素濃度根據(jù)最小二乘法建立Ca元素和Te元素的校準(zhǔn)曲線:

      FCa=aCa×CCa+bCa

      FTe=aTe×CTe+bTe

      其中CCa和CTe分別為Ca元素和Te元素薄膜樣品的濃度,F(xiàn)Ca和FTe分別為Ca元素Kα特征譜峰和Te元素Lα特征譜峰在相應(yīng)能量范圍內(nèi)的積分熒光強度,aCa和aTe分別為Ca元素校準(zhǔn)曲線和Te元素校準(zhǔn)曲線的斜率,bCa和bTe分別為Ca元素校準(zhǔn)曲線和Te元素校準(zhǔn)曲線的截距。

      (2)建立單元素的標(biāo)準(zhǔn)譜

      在相同實驗條件下,同一種元素的不同濃度薄膜樣品,在不考慮其它因素影響的情況下,其所對應(yīng)的XRF特征光譜的譜帶形狀具有相似性,其特征峰的峰值位置保持不變,且XRF特征峰熒光強度與元素濃度成正比例關(guān)系。

      因此為了避免樣品濃度所引起的熒光強度的變化,將以步驟(1)相同實驗條件下測得的濃度分別為CCa1和CTe1的Ca元素薄膜樣品和Te元素薄膜樣品在步驟(1)相同能量范圍內(nèi)的能量色散XRF特征光譜FCa1和FTe1,按如下公式對其進(jìn)行歸一化處理,建立Ca元素和Te元素的標(biāo)準(zhǔn)譜FCa和FTe為:

      <mrow> <msub> <mi>F</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mi>a</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <msub> <mi>F</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mi>a</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mrow> <mo>|</mo> <mo>|</mo> <msub> <mi>F</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mi>a</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>|</mo> <mo>|</mo> </mrow> </mfrac> </mrow>

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      (3)單元素標(biāo)準(zhǔn)譜轉(zhuǎn)換為微分譜

      根據(jù)如下公式對上述步驟(2)中Ca元素和Te元素的標(biāo)準(zhǔn)譜FCaa和FTe對能量求導(dǎo),以轉(zhuǎn)換為微分譜,獲得Ca元素和Te元素標(biāo)準(zhǔn)譜的微分譜SCa和STe分別為:

      <mrow> <msub> <mi>S</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mi>a</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>dF</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mi>a</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>E</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mi>d</mi> <mi>E</mi> </mrow> </mfrac> </mrow>

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      其中E代表能量。

      (4)實際薄膜樣品的能量色散XRF光譜扣背景和去噪預(yù)處理

      將采用上述均勻懸浮液抽濾的方法制備的Ca元素和Te元素混合的薄膜樣品在步驟(1)相同實驗條件下進(jìn)行能量色散XRF光譜測量,所獲得的光譜具有樣品載體空白濾膜的背景疊加成分和因儀器噪聲而產(chǎn)生的譜線鋸齒形波動。因此需要對該實測的XRF光譜進(jìn)行空白背景扣除和去噪預(yù)處理。

      以步驟(1)相同實驗條件下空白濾膜多次測量結(jié)果的平均值為空白背景光譜,將實測的XRF光譜減去空白背景的XRF光譜進(jìn)行空白背景扣除預(yù)處理。

      將扣除背景后的XRF光譜采用粗糙懲罰光滑方法進(jìn)行去噪預(yù)處理。

      (5)構(gòu)建多元素能量色散XRF二維光譜盲分離模型

      能量色散XRF光譜是以能量為橫坐標(biāo),熒光強度為縱坐標(biāo)的二維譜圖。根據(jù)朗伯-比爾定律、薄膜樣品XRF光譜法基體效應(yīng)可忽略以及多組分光譜的線性疊加原理,構(gòu)建多元素能量色散XRF二維光譜的線性盲分離模型為:

      Y=AS+E

      其中Y為經(jīng)過上述步驟(4)實測XRF光譜扣背景和去噪預(yù)處理后的XRF二維光譜,A為得分矩陣,S為源光譜信號矩陣,E為噪聲。上述公式展開為:

      Y=a1S1+…+akSk+E

      其中,k為元素種類,ak為對應(yīng)組分k的濃度得分,Sk為組分k的源光譜信號,E為噪聲。

      在Ca和Te元素混合的薄膜樣品的能量色散XRF光譜中,Ca元素及Te元素特征譜峰相互疊加,因此對于該混合多元素薄膜樣品構(gòu)建的能量色散XRF二維光譜的線性盲分離模型為:

      Y=AS+E=a1S1+a2S2+E

      其中,a1為對應(yīng)Ca元素的濃度得分,a2為對應(yīng)Te元素的濃度得分,S1為Ca元素的源光譜信號,S2為Te元素的源光譜信號,E為噪聲。

      (6)采用獨立分量分析方法進(jìn)行特征提取和解析

      根據(jù)上述步驟(5)構(gòu)建的模型采用獨立分量分析方法對上述步驟(4)預(yù)處理后的實測XRF二維光譜的譜峰進(jìn)行特征提取和解析。求解上述模型中的得分矩陣A和源光譜信號矩陣S,源光譜信號矩陣S表示各個解析元素的XRF二維特征光譜,以獲得單元素Ca和Te的解析譜。

      (7)采用非負(fù)矩陣分解進(jìn)行精確求解

      以上述步驟(6)中獨立分量分析的分解結(jié)果作為非負(fù)矩陣分解的初始解,采用非負(fù)矩陣分解的迭代校正對上述步驟(5)中的模型進(jìn)行精確求解。將最終精確解析出的單元素Ca和Te的特征光譜記為計算譜XCa*和XTe*,如圖5和圖6所示,并按如下公式進(jìn)行歸一化處理,分別獲得Ca元素和Te元素計算譜XCa*和XTe*的歸一化光譜和

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      (8)計算譜轉(zhuǎn)換為微分譜

      將上述步驟(7)精確解析出的Ca元素和Te元素計算譜的歸一化光譜和對能量求導(dǎo),以轉(zhuǎn)換為微分譜,獲得的Ca元素和Te元素計算譜的微分譜XCa和XTe分別為:

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      其中E代表能量。

      (9)元素識別

      采用皮爾遜相關(guān)系數(shù)作為上述步驟(8)獲得的Ca元素和Te元素計算譜的微分譜與上述步驟(3)Ca元素和Te元素標(biāo)準(zhǔn)譜的微分譜的波形相似度度量,判斷計算譜與標(biāo)準(zhǔn)譜的相似程度,實現(xiàn)能量色散XRF光譜中元素譜峰的識別。

      根據(jù)皮爾遜相關(guān)系數(shù),Ca和Te元素計算譜的微分譜分別為XCa和XTe,Ca和Te元素標(biāo)準(zhǔn)譜的微分譜分別為SCa和STe,則這兩種元素的皮爾遜相關(guān)系數(shù)分別為:

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      其中,T表示轉(zhuǎn)置。當(dāng)相似性系數(shù)P的絕對值越大,說明Ca元素或Te元素的計算譜與標(biāo)準(zhǔn)譜越相似,當(dāng)|p|=1時,計算譜與標(biāo)準(zhǔn)譜完全一致。因此根據(jù)P值的大小即可對實測的能量色散XRF光譜中譜峰所對應(yīng)元素進(jìn)行識別。設(shè)定相關(guān)系數(shù)p的閾值為0.9,當(dāng)相關(guān)系數(shù)大于規(guī)定的閾值0.9時,可確定計算譜與標(biāo)準(zhǔn)譜相似,確定實際樣品中含有該計算譜所對應(yīng)的Ca元素和Te元素成分。通過上述公式所獲得的Ca元素和Te元素皮爾遜相關(guān)系數(shù)分別為0.958和0.923,因此確定混合薄膜樣品中含有Ca元素和Te元素,其能量色散XRF光譜的譜峰由該兩種元素特征譜峰疊加而成。

      (10)元素濃度反演

      根據(jù)步驟(1)中所建立的單元素Ca和Te的校準(zhǔn)曲線及步驟(7)中精確解析出的Ca元素和Te元素的計算譜XCa*和XTe*,反演出相應(yīng)Ca元素和Te元素的濃度值分別為873.7ug/cm2和2572.1ug/cm2,因此實現(xiàn)了Ca元素和Te元素的定量分析。

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