微型x射线管出射谱特征研究及Be窗厚度确定.pdf

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1、第34卷，第1期光谱学与光谱分析Vo1．34，No．1，pp252—2562014年1月SpectroscopyandSpectralAnalysisJanuary，2014微型x射线管出射谱特征研究及Be窗厚度确定谷懿。～，熊盛青n，葛良全。，范正国，张庆贤。，朱振亚1．中国国土资源航空物探遥感中心，北京1000832．中国地质大学(北京)，北京1000833．成都理工大学核技术与自动化工程学院，四川成都6100594．石家庄经济学院水资源与环境学院，河北石家庄050031摘要微型x射线管已广泛

2、应用于现场元素分析、放射性医疗等领域，对于微型x射线管铍窗，普遍认为除保证管内真空外，应越薄越好。采用蒙特卡洛方法，模拟了从5O～500iTI范围内共13个Be窗厚度的微型x射线管出射x射线谱。按照在应用中的作用，将出射x射线划分为不同能量段进行分析。通过分析谱线特征，发现Be窗厚度应依据其应用要求合理选择。因此，提出了K系特征X射线与轫致辐射强度的比值和低能射线与激发射线计数比值等参量作为评价Be窗厚度最优化的判断依据。除上述评判指标外，铍窗的厚度最优化选择还应考虑Be窗对不同能量x射线的屏蔽效

3、果。依据模拟结果分析，原位(现场)X射线能量色散荧光分析应用中，Be窗厚度约250m的微型x射线管最为合适。与50m铍窗厚度出射射线相比，71．66低能原级x射线被屏蔽，5～5OkeY能量原级x射线仅有21．31％被屏蔽，低能射线强度占总X射线比值小于1O，且K系x射线占激发射线的比例仍保持较高的水平。因此，采用250I*m铍窗厚度的微型x射线管作为能量色散激发源，能保证探测器探测的有效信号比值较高，低能x射线对探测器的能量分辨率的影响最小，而且能量色散分析谱线的散射本底相对强度处于较低的水平，从

4、而保证元素分析结果精准度。对于放射性治疗的应用中，则铍窗厚度越薄越好，此时，低能X射线具有较高的通量，能保证辐射剂量在治疗组织中剂量的集中。关键词微型x射线管；Be窗；蒙特卡罗模拟；原位(现场)能量色散荧光分析中图分类号：0657．34文献标识码：ADOI：10．3964／j．issn．1000—0593(2014)01—0252—05EDXRF)应用中，微型X射线管产生能量连续的轫致辐射和引言低能散射，其中连续的轫致辐射射线使得荧光谱线的散射本底增加，不利于谱线分析；低能轫致辐射和散射射线的存微

5、型X射线管应用越来越广泛，已经在放射性医疗、无在，容易造成探测器计数率过载，从而影响样品元素含量和损探伤、现场元素分析领域得到了普遍的应用Ll。]。从2O世计数率之间的线性关系。在室内分析中，往往采用增加滤光纪8O年代末起，因为安全性、可控性好等优点，不同阳极材片来吸收x射线光管的低能连续谱和低能散射射线，降低x料的小型x射线管已逐步取代同位素激发源，现已成为原位射线光管发射的原级谱线对待测元素的干扰I4]。而原位(现(现场)能量色散x射线荧光分析(In-situEDxRF)主要光场)分析中，x射

6、线荧光分析仪因为结构和体积的要求一般源[3]。目前，市场上微型x射线管基本由国外公司垄断。不会附加滤光片，微型x射线管主要依靠出射端的Be窗来微型x射线管前端一般采用铍(Be)作为窗口材料，起到滤除低能轫致辐射和散射射线口]。因此，最优化微型x射线密封光管，保持光管内部真空的作用，同时铍窗也对低能x管Be窗厚度的选择能够降低测量中的干扰，提高原位(现射线起到一定的过滤作用。对于X射线管一般认为其Be窗场)X荧光分析的分析精度。目前，据国外微型x射线管资越薄越好l2]，这样可以尽可能减少Be窗对原级

7、x射线的吸料，对Be窗厚度的设置一般在几十微米至几百微米不等，收。而在原位(现场)X射线能量色散荧光分析(In-situ但并无明确的标准。本工作研究微型X射线管Be窗厚度对收稿日期：2013—03—23。修订日期：2013—06—25基金项目：国家(863计划)项目(2012AA061803)和国家自然科学基金项目(41204090，41204134)资助作者简介：谷懿，1982年生，成都理工大学核技术与自动化工程学院讲师e-mail：guyil0@cdut．cn*通讯联系人e-mail：guyi

8、as@163．com254光谱学与光谱分析第34卷呐目100吕I1Bz一意—keV的激发射线强度，Be窗又不能太厚。2结果与讨论为合理的选择Be窗厚度，定义如下参量作为评判依据F1=：NK／N5～25(不舍K)；F2=No～5／j～25；原位(现场)x射线荧光分析技术对微型x射线管出射Fs—NK／Ns～5o(不含K)；F—No～5／N5～5o射线要求不同。按照不同能量X射线在原位(现场)X射线荧式中，NIc为银靶K系x射线计数；N5一c不含K)为除银靶K光分析中意义，将模拟微型x射