CN103645203A

CN103645203A - 用于x射线荧光光谱仪的数字多道脉冲幅度分析器

Info

Publication number: CN103645203A
Application number: CN201310713549.0A
Authority: CN
Inventors: 应刚; 倪佩佩; 吴升海; 刘召贵
Original assignee: Jiangsu Skyray Instrument Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Skyray Instrument Co Ltd
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2014-03-19

Abstract

本发明提供了一种用于X射线荧光光谱仪的数字多道脉冲幅度分析器，包括：信号输入部，其用于输入由X射线荧光光谱仪测量所得的光谱信号；信号处理部，其接受由所述信号输入部输入的所述光谱信号并对所述光谱信号进行处理，得到经处理后的光谱；以及输出部，其接收来自信号处理部的经处理后的光谱并输出，其中，信号处理部包括：滤波处理部件，所述滤波处理部件对所述光谱信号进行滤波，以得到梯形滤波；基线恢复处理部件，所述基线恢复处理部件对所述光谱信号进行实时基线恢复处理；以及峰识别部件，所述峰识别部件基于恢复后的基线进行峰识别以得到经处理后的光谱，其中，在所述基线恢复中，实时地采集基线上的多个点值进行平均值处理，所述多个点为1024~1634个点。

Description

用于X射线荧光光谱仪的数字多道脉冲幅度分析器

技术领域

本发明涉及材料分析领域，特别地涉及光谱仪中数据的采集及处理。

背景技术

数字多道脉冲幅度分析器是能量色散、波长色散X射线荧光光谱仪中数据集采及处理核心部件。数字多道脉冲幅度分析器主要有梯形滤波、基线恢复、峰识别等组成，所有功能及方法通过一块FPGA编程完成。

由于受到电路噪声、硬件温漂等因素的干扰，会导致信号中的基线抖动的比较厉害，且基线更容易受到输入计数率（Input count rate，即输入1s钟内脉冲个数）的影响，以上种种因素都会导致基线的获取比较困难，一次完整的测量使用一个固定值作为基线值是完全无法接受的，这会导致测量的结果有偏差。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种用于X射线荧光光谱仪的数字多道脉冲幅度分析器，其实时地捕捉基线的变化情况，从而达到稳定测量的目的。

根据本发明实施例的用于X射线荧光光谱仪的数字多道脉冲幅度分析器，包括：信号输入部，其用于输入由X射线荧光光谱仪测量所得的光谱信号；信号处理部，其接受由所述信号输入部输入的所述光谱信号并对所述光谱信号进行处理，得到经处理后的光谱；以及输出部，其接收来自信号处理部的经处理后的光谱并输出，其中，信号处理部包括：滤波处理部件，所述滤波处理部件对所述光谱信号进行滤波，以得到梯形滤波；基线恢复处理部件，所述基线恢复处理部件对所述光谱信号进行实时基线恢复处理；以及峰识别部件，所述峰识别部件基于恢复后的基线进行峰识别以得到经处理后的光谱，其中，在所述基线恢复中，实时地采集基线上的多个点值进行平均值处理，所述多个点为1024~1634个点。

根据用于X射线荧光光谱仪的数字多道脉冲幅度分析器，能够实时地捕捉基线的变化，从而能够达到稳定测量的目的。

优选地，所述多个点值为梯形滤波的梯形形成前的多个点值。

进一步优选地，所述多个点为4096~16384个点。

尤其优选地，所述多个点为8192个点。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了根据本发明的X射线荧光光谱仪；

图2示出了根据本发明的数字多道脉冲幅度分析器；

图3是根据本发明的基线恢复方法在采集不同的点数进行平均值处理时的效果图，其中：（a）1024个点；(b) 2048个点；（c）4096个点；（d）8192点；（e）16384点；

图4示出了根据本发明的基线恢复方法分别在不同计数率和不同温度条件下测得的Fe元素的峰通道图，其中：（a）在不同计数率下的测试结果；（b）不同温度条件下的测试结果。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

首先，简单介绍根据本发明的X射线荧光光谱仪。需要说明的是，所述X射线荧光光谱仪包括能量色散X射线荧光光谱仪和波长色散X射线荧光光谱仪。

如图1所示，根据本发明的X射线荧光光谱仪，包括测试部1和数字多道脉冲幅度分析器2。

测试部1对试样进行检测并获得光谱信号。

数字多道脉冲幅度分析器2对所述光谱信号进行分析处理并输出经处理后的光谱。

其中，如图2所示，数字多道脉冲幅度分析器2包括信号输入部100，信号处理部200，以及输出部300。

信号输入部100用于输入由X射线荧光光谱仪测量所得的光谱信号。

信号处理部200接受由信号输入部100输入的所述光谱信号并对所述光谱信号进行处理，得到经处理后的光谱。

输出部300接收来自信号处理部200的经处理后的光谱并输出。

其中，信号处理部200包括滤波处理部件210，基线恢复处理部件220，以及峰识别部件230。

滤波处理部件210对所述光谱信号进行滤波，以得到梯形滤波。

基线恢复处理部件220对所述光谱信号进行实时基线恢复处理。

峰识别部件230基于恢复后的基线进行峰识别以得到经处理后的光谱。

其中，基线恢复处理部件220所采用的基线恢复方法参考后述的基线恢复处理方法。

接下来，描述根据上述X射线荧光光谱仪进行元素分析时的X射线荧光光谱分析法。

根据上述X射线荧光光谱仪进行元素分析时的X射线荧光光谱分析法包括以下步骤：

a) 对试样进行测试，得到未经处理的光谱信号；以及

b) 对所述光谱信号进行幅度分析，以得到经过基线恢复处理后的光谱。

具体地，其中的幅度分析包括以下步骤：

1）输入待分析信号（也就是说，由信号输入部输入的由X射线荧光光谱仪测量所得的待处理光谱信号）；

2）对所述信号进行滤波，得到梯形滤波；以及

3）对滤波后的信号的进行基线恢复，并基于恢复后的基线进行峰识别。

详细而言，在进行基线恢复时所采用的所述基线恢复方法包括以下步骤：对经梯形滤波后的信号进行基线恢复，在所述基线恢复中实时地采集基线上的多个点值进行平均值处理，所述多个点为1024~16384个点。

根据上述用于数字多道脉冲幅度分析器的基线恢复方法，取代固定值而实时地采集基线上的多个点值进行平均值处理，因此能够实时地捕捉基线的变化，从而能够达到稳定测量的目的。

进一步优选地，所述多个点为4096~16384个点。

尤其优选地，所述多个点为8192个点。

下面，结合附图3描述在采用不同数量的点值情况下的进行基线恢复的效果图。

由于等腰梯形上下两底相平行，因此，在进行梯形滤波的情况下，只需实时采集梯形成形前若干个点的值进行平均处理即可。当然，本发明并不限于此，例如，采用梯形成形后的若干个点值进行平均值处理来进行基线恢复也是同样的。

采集不同个数的点，对基线恢复的处理效果的影响也略有不同。原则上，采集的点数越多，则基线恢复效果越明显，处理后的基线越稳定。但是，考虑到采集系统的开销、实际成效等综合因素，所以本发明分别设计了1024、2048、4096、8192、16384个点作为代表进行实时基线恢复处理。

图3示出了根据本发明实施例的基线恢复方法在采集不同的点数进行平均值处理时的效果图，其中：（a）1024个点；(b) 2048个点；（c）4096个点；（d）8192点；（e）16384点。

通过分析图3中示出的分别采集1024、2048、4096、8192、16384个点作为平均值处理后的效果图，可以得出如下结论：从1024个点到8192个点，点数越多，对系统基线最终的稳定性越高；从8192个点到16384则差别可以忽略不计。因此，采用8192个点作为平均值处理，从系统成本，处理实效方面考虑是最优选的。通过实时地采用多个点进行基线恢复处理，能够胜任任何情况下的重复性、稳定性的实验需求。

下面，结合附图4，说明不同计数率、不同温度下应用了本发明的基线分析方法的数字多道脉冲幅度分析器在分析Fe元素的峰通道的情况下的分析结果。图中，作为参照，同时给出了相同条件下基于现有的基线恢复方法的分析结果。

其中，图4的(a)示出了采取短时间内在不同的计数率下测试相同的元素（Fe），图4的（b）示出了采取相同的计数率下，不同温度条件下测量Fe元素，分别用来考察电路的计数率、温漂等相关因素对仪器重复性、稳定性的影响，用以验证在实施本发明的情况下仪器的重复性、稳定性。

测试条件分别如下。

不同计数率下的测试条件，除了实时基线恢复系统和普通基线恢复系统，其余测试环境完全相同，然后通过设置不同的输入计数率，每次测试完毕，给仪器散热5分钟左右，保证仪器工作在最佳的温度环境，再进行下一次测试。这样测试的目的，即尽可能的保证仪器每次测试温度都保证在一个很小的误差内，每次的输入环境的变化仅仅是计数率，然后考察计数率对系统的影响。

而不同温度下测试条件为，保证在相同输入计数率的情况下，放入恒温箱，通过设置不同的温度，考察在不同的温度环境下，实时基线恢复系统和普通基线恢复系统的差异。

从图4的数据可以看出，采用了实时基线恢复方法的数字多道脉冲幅度分析器，相比于采用普通基线恢复方法的现有的数字多道脉冲幅度分析器而言，稳定性和重复性上都有很大的优势，能最大程度的抑制计数率、温度等因素造成的影响。

而利用了实时基线恢复方法的幅度分析方法，由于实时采集了多个点值对基线进行恢复，在此基础上进行的幅度分析，其稳定性更高，且重复性更好。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims

1.一种用于X射线荧光光谱仪的数字多道脉冲幅度分析器，包括：

信号输入部，所述信号输入部用于输入由X射线荧光光谱仪测量所得的光谱信号；

信号处理部，所述信号处理部接受由所述信号输入部输入的所述光谱信号并对所述光谱信号进行处理，得到经处理后的光谱；以及

输出部，所述输出部接收来自信号处理部的经处理后的光谱并输出，

其中，信号处理部包括：

滤波处理部件，所述滤波处理部件对所述光谱信号进行滤波，以得到梯形滤波；

基线恢复处理部件，所述基线恢复处理部件对所述光谱信号进行实时基线恢复处理；以及

峰识别部件，所述峰识别部件基于恢复后的基线进行峰识别以得到经处理后的光谱，

其中，在所述基线恢复中，实时地采集基线上的多个点值进行平均值处理，所述多个点为1024~1634个点。

2. 如权利要求1所述的用于X射线荧光光谱仪的数字多道脉冲幅度分析器，其特征在于，所述多个点值为梯形滤波的梯形形成前的多个点值。

3.如权利要求1所述的用于X射线荧光光谱仪的数字多道脉冲幅度分析器，其特征在于，所述多个点为4096~16384个点。

4.如权利要求1所述的用于X射线荧光光谱仪的数字多道脉冲幅度分析器，其特征在于，所述多个点为8192个点。