CN117191842A - 一种混合k边吸收-x射线荧光分析方法和设备 - Google Patents
一种混合k边吸收-x射线荧光分析方法和设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117191842A CN117191842A CN202311021784.1A CN202311021784A CN117191842A CN 117191842 A CN117191842 A CN 117191842A CN 202311021784 A CN202311021784 A CN 202311021784A CN 117191842 A CN117191842 A CN 117191842A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sample
- uranium
- detected
- plutonium
- fluorescence
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title claims abstract description 125
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 254
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 254
- 229910052778 Plutonium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 240
- OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N plutonium atom Chemical compound [Pu] OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 240
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 58
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 57
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 80
- 238000001917 fluorescence detection Methods 0.000 claims description 60
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 50
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 34
- 238000004846 x-ray emission Methods 0.000 claims description 31
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 20
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 11
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 claims description 9
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 4
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- OWUGOENUEKACGV-UHFFFAOYSA-N [Fe].[Ni].[W] Chemical compound [Fe].[Ni].[W] OWUGOENUEKACGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims description 2
- 238000000333 X-ray scattering Methods 0.000 abstract description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 20
- 238000012921 fluorescence analysis Methods 0.000 description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 8
- 238000002189 fluorescence spectrum Methods 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 5
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 238000004750 isotope dilution mass spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 1
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N benzene-1,4-diol;bis(4-fluorophenyl)methanone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1.C1=CC(F)=CC=C1C(=O)C1=CC=C(F)C=C1 JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
本发明公开了一种混合K边吸收‑X射线荧光分析方法，采用X射线照射待测样品，以使待测样品产生铀K边界吸收，以及激发出待测样品铀、钚的L系特征荧光，根据经过待测样品铀K边界吸收后的X射线获得待测样品中铀的吸收谱，根据吸收谱和X射线空白谱从而得到铀浓度；根据待测样品铀、钚的L系特征荧光获得待测样品中铀、钚的L系荧光峰面积关系，从而得到铀/钚浓度比，进而获得待测样品的钚浓度。本发明的混合K边吸收‑X射线荧光分析方法能够破除应用范围限制，有效提高分析结果准确度，并有效降低X射线散射影响。本发明还提供一种混合K边吸收‑X射线荧光分析设备。
Description
技术领域
本发明属于核工业技术领域，具体涉及一种混合K边吸收-X射线荧光分析方法和设备。
背景技术
在核工业领域中，对料液中铀、钚浓度的分析至关重要，通过上述的分析不仅能反应工艺运行状态，也为工艺参数的调整提供重要的数据支撑。然而，因不同工艺点产生的不同样品中铀、钚浓度含量差别很大，且存在工艺取样点多、分析样品量大、分析精度要求高等特点，进而给样品分析带来了极大的挑战。
对于典型的1AF样品中铀、钚的分析，国际上通常选用同位素稀释质谱法或混合K边吸收-X射线荧光分析技术来分析，同位素稀释质谱法需要对样品进行精密取样、加标、分离等操作，过程较复杂，耗时较长，难以满足样品分析的时限要求，一般作为一种校准方法，不适用于日常的例行分析。混合K边吸收-X射线荧光分析技术可以直接对样品进行分析，不需要进行化学分离，分析速度较快，操作相对简单，且能适用于高放射性(＞1013Bq/L)样品的分析，该方法在国内外后处理厂中也均有应用。
但现有的混合K边吸收-X射线荧光分析技术也有一定的应用局限，现有技术中采用X射线荧光分析，是通过铀、钚的K系荧光峰来获得铀和钚的浓度关系的，受X射线散射的影响，在铀、钚的K系荧光峰位附近会产生“大鼓包”，使谱峰背景很高，低浓度的铀、钚样品难以测得有效谱峰，附图1所示为现有技术中K荧光分析测量谱图，图中的大鼓包为高能X射线散射引起的，是无法消除的。大鼓包会导致谱图的本底(也就是基线)太高，因此，若是铀、钚浓度较低时，特征荧光的强度不够，被本底湮没，在图中是无法看到荧光峰的，尤其铀浓度较高、但钚浓度较低时(低于1g/L左右时)，很难观测到钚的荧光峰，即使能产生谱峰，也因为计数太低导致统计误差太大，结果也不准确。
因此，现有的混合K边吸收-X射线荧光分析技术比较适用于铀含量范围在150g/L-250g/L、铀/钚比为80-150的样品，当工艺处理的组件类型不同时，铀/钚比(浓度比)更高或者铀、钚含量较低时，均难以获得准确的分析结果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种混合K边吸收-X射线荧光分析方法，该方法能够有效降低X射线散射影响，破除应用范围限制，有效提高分析结果准确度。本发明还提供一种混合K边吸收-X射线荧光分析设备。
本发明提供一种混合K边吸收-X射线荧光分析方法，包括以
下步骤：
采用X射线照射待测样品，以使待测样品产生铀K边界吸收，以及激发出待测样品铀、钚的L系特征荧光；
根据经过待测样品铀K边界吸收后的X射线获得待测样品中铀的吸收谱；
根据待测样品铀、钚的L系特征荧光获得待测样品中铀、钚的L系荧光峰面积关系；
根据待测样品中铀的吸收谱和X射线的空白谱获得待测样品的铀浓度；
根据待测样品中铀、钚的L系荧光峰面积关系获得待测样品的第一铀/钚浓度比；
根据待测样品的铀浓度和待测样品的第一铀/钚浓度比获得待测样品的第一钚浓度。
优选的，采用X射线照射待测样品，还能够激发出待测样品铀、钚的K系特征荧光；则所述方法还包括以下步骤：
根据待测样品铀、钚的K系特征荧光获得待测样品中铀、钚的K系荧光峰面积关系；
根据待测样品中铀、钚的K系荧光峰面积关系获得待测样品的第二铀/钚浓度比；
根据待测样品的铀浓度和待测样品的第二铀/钚浓度比获得待测样品的第二钚浓度；
当第一铀/钚浓度比大于设定比值时，取待测样品的第一钚浓度作为待测样品的钚浓度数值；
当第一铀/钚浓度比不大于设定比值时，取待测样品的第一钚浓度/第二钚浓度作为待测样品的钚浓度数值。
优选的，所述根据待测样品中铀、钚的K系荧光峰面积关系获得待测样品的第二铀/钚浓度比，具体是指：根据待测样品中铀的Kα2特征峰和钚的Kα1特征峰面积关系获得待测样品的第二铀/钚浓度比。
优选的，所述根据待测样品中铀、钚的L系荧光峰面积关系获得待测样品的第一铀/钚浓度比，具体是指：根据待测样品中铀的Lα特征峰和钚的Lα特征峰面积关系获得待测样品的第一铀/钚浓度比，所述Lα特征峰包括Lα1特征峰和Lα2特征峰，Lα1特征峰面积和Lα2特征峰面积之和为Lα特征峰面积。
优选的，在执行根据经过待测样品铀K边界吸收后的X射线获得待测样品中铀的吸收谱时，还执行以下步骤：从X射线达到高压设定值起始，测量时间达到设定时间终止，获得该时间范围内不经过待测样品的X射线能量的原级谱，作为所述X射线的空白谱。
本发明还提供一种混合K边吸收-X射线荧光分析设备，包括X射线发射装置、K吸收探测装置、L荧光探测装置和分析装置，X射线发射装置用于发射X射线照射待测样品，以使待测样品产生铀K边界吸收，以及激发出待测样品铀、钚的L系特征荧光，K吸收探测装置用于根据经过待测样品铀K边界吸收后的X射线获得待测样品中铀的吸收谱，L荧光探测装置用于根据待测样品铀、钚的L系特征荧光获得待测样品中铀、钚的L系荧光峰面积关系，所述分析装置与K吸收探测装置和L荧光探测装置电气连接，用于根据待测样品中铀的吸收谱和X射线的空白谱获得待测样品的铀浓度，以及，根据待测样品中铀、钚的L系荧光峰面积关系获得待测样品的第一铀/钚浓度比，以及，根据待测样品的铀浓度和待测样品的第一铀/钚浓度比获得待测样品的第一钚浓度。
优选的，设备还包括K荧光探测装置，X射线发射装置通过X射线照射待测样品，还能够激发出待测样品铀、钚的K系特征荧光，K荧光探测装置用于根据待测样品铀、钚的K系特征荧光获得待测样品中铀、钚的K系荧光峰面积关系，所述分析装置还与K荧光探测装置电气连接，分析装置用于根据待测样品中铀、钚的K系荧光峰面积关系获得待测样品的第二铀/钚浓度比，根据待测样品的铀浓度和待测样品的第二铀/钚浓度比获得待测样品的第二钚浓度，以及当第一铀/钚浓度比和/或第二铀/钚浓度比大于设定比值时，取待测样品的第一钚浓度作为待测样品的钚浓度数值；当第一铀/钚浓度比和/或第二铀/钚浓度比不大于设定比值时，取待测样品的第一钚浓度/第二钚浓度作为待测样品的钚浓度数值。
优选的，所述X射线发射装置的出射方向指向待测样品，K荧光探测装置接收端与待测样品的连线方向和X射线发射装置的出射方向之间呈锐角夹角。
优选的，所述X射线发射装置发射端前方设有准直片，所述X射线发射装置发射的X射线以及K荧光探测装置接收端与待测样品之间的连线均经过所述准直片，所述K荧光探测装置接收端与待测样品之间的连线方向上设有准直器，所述准直器相对准直片更靠近K荧光探测装置接收端，所述准直片在对应K荧光探测装置接收端与待测样品的连线位置处开设有第一准直孔，用于将待测样品铀、钚的K系特征荧光汇聚后通过准直器再进入K荧光探测装置，所述准直片在对应X射线发射装置与待测样品的连线位置处开设有第二准直孔，用于将X射线汇聚后照射待测样品。
优选的，设备还包括空白探测装置，所述X射线发射装置布置在待测样品的一侧，空白探测装置和K吸收探测装置布置在待测样品的另一侧，所述X射线发射装置和K吸收探测装置接收端的连线经过待测样品，X射线发射装置和空白探测装置接收端的连线不经过待测样品，所述空白探测装置用于从X射线达到高压设定值起始，测量时间达到设定时间终止，根据未经过待测样品的X射线获得X射线能量的原级谱，所述分析装置还与空白探测装置电气连接，用于以X射线能量的原级谱作为X射线的空白谱，从而根据待测样品中铀的吸收谱和X射线的空白谱获得待测样品的铀浓度。
优选的，所述空白探测装置接收端和K吸收探测装置接收端的前方均设有准直器，所述X射线发射装置发射的X射线经过准直器进入二者的接收端，所述K吸收探测装置接收端前方还设有调节片，用于调节经过待测样品铀K边界吸收后的X射线强度，所述调节片相对K吸收探测装置接收端前方的准直器更靠近待测样品。
优选的，所述X射线发射装置的出射方向指向待测样品，L荧光探测装置接收端与待测样品的连线方向和X射线发射装置的出射方向之间呈锐角夹角。
优选的，所述L荧光探测装置接收端与待测样品之间的连线方向上还设有衍射晶体，衍射晶体的内部设有挡片，挡片垂直于所述连线方向，用于阻挡待测样品的放射射线和X射线发射装置散射的部分X射线。
优选的，所述X射线发射装置、K吸收探测装置和L荧光探测装置的外部均罩设有屏蔽体，用于屏蔽发散的X射线和杂散光，所述屏蔽体采用钨镍铁合金材质制成，从而在X射线照射下激发出屏蔽体中钨的特征荧光，用于无源能量刻度和稳谱。
优选的，设备还包括屏蔽罩和测量腔，所述屏蔽罩罩设在X射线发射装置、K吸收探测装置、L荧光探测装置以及待测样品的外部，用于屏蔽待测样品的β、γ射线，所述测量腔设置在屏蔽罩内，且罩设在待测样品外部，以使待测样品与其他装置形成气密隔绝，所述测量腔上开设有样品传输接口，用于与外部的箱室连通，从而使样品传输系统能够在测量腔和箱室之间传输待测样品，所述屏蔽罩在对应测量腔的样品传输接口位置处开设有避让口。
本发明中的混合K边吸收-X射线荧光分析方法，采用X射线照射待测样品以激发出待测样品铀、钚的L系特征荧光，通过铀、钚的L系荧光峰来获得铀和钚的浓度关系，相比于传统分析系统中仅通过K系荧光峰分析二者浓度关系来说，能够扩展分析样品的浓度范围，当铀/钚浓度比＞150时，用L系荧光峰分析能够获得比K系荧光分析更准确的结果，因为L系荧光谱中不会出现“大鼓包”，即高能X射线的散射不会对L系荧光谱峰的本底产生干扰，高放射性样品中的γ、β射线也不干扰本底，故当钚的浓度较低时或者铀钚之间浓度相差较大时，仍然能够在谱图中观测到清晰准确的荧光峰，从而得到准确的分析结果，扩展了分析样品的浓度范围。
本发明的分析方法由于采用上述设置方案破除了目前的应用局限，其对铀的测量范围为1mg/L～400g/L，对钚的测量范围为1mg/L～60g/L，对含铀、钚的混合样品，铀浓度≥200g/L、铀/钚浓度比≤700/1的样品，均能获得良好的精度，RSD≤0.2％，可见相比于现有技术来说不仅分析结果更加准确，还大大拓宽了混合K边吸收-X射线荧光分析方法的应用范围。
附图说明
图1是现有技术中K荧光分析测量谱图；
图2是本发明实施例2中混合K边吸收-X射线荧光分析设备的结构示意图；
图3是是本发明实施例2中混合K边吸收-X射线荧光分析设备的测量腔的连接结构示意图；
图4是是本发明实施例3中混合K边吸收-X射线荧光分析设备的测量腔的另一连接结构示意图。
图中：1、X射线发射装置；11、准直片；2、K吸收探测装置；21、调节片；3、L荧光探测装置；31、衍射晶体；4、屏蔽罩；5、测量腔；51、L荧光出射窗口；52、测量位；53、待测样品；6、空白探测装置；7、准直器；8、K荧光探测装置；9、屏蔽体。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于和简化描述，而并不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须设有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”、“安装”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接也可以是可拆卸地连接，或者一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
本实施例的混合K边吸收-X射线荧光分析方法，可以采用实施例2中的分析设备，方法具体包括以下步骤：
采用X射线照射待测样品53，以使待测样品53产生铀K边界吸收，以及激发出待测样品53铀、钚的L系特征荧光；
根据经过待测样品53铀K边界吸收后的X射线获得待测样品53中铀的吸收谱；
根据待测样品53铀、钚的L系特征荧光获得待测样品53中铀、钚的L系荧光峰面积关系；
根据待测样品53中铀的吸收谱和X射线的空白谱获得待测样品53的铀浓度；
根据待测样品53中铀、钚的L系荧光峰面积关系获得待测样品53的第一铀/钚浓度比；
根据待测样品53的铀浓度和待测样品53的第一铀/钚浓度比获得待测样品53的第一钚浓度。
本实施例的混合K边吸收-X射线荧光分析方法，通过铀、钚的L系荧光峰来获得铀和钚的浓度关系，相比于传统分析系统中仅通过K系荧光峰分析二者浓度关系来说，能够扩展分析样品的浓度范围，当铀/钚浓度比＞150时，用L系荧光峰分析能够获得比K系荧光分析更准确的结果，因为L系荧光谱中不会出现“大鼓包”，即高能X射线的散射不会对L系荧光谱峰的本底产生干扰，高放射性样品中的γ、β射线也不干扰本底，故当钚的浓度较低时或者铀钚之间浓度相差较大时，仍然能够在谱图中观测到清晰准确的荧光峰，从而得到准确的分析结果，扩展了分析样品的浓度范围。
本分析方法由于采用上述设置方案破除了目前的应用局限，其对铀的测量范围为1mg/L～400g/L，对钚的测量范围为1mg/L～60g/L，对含铀、钚的混合样品，铀浓度≥200g/L、铀/钚浓度比≤700/1的样品，均能获得良好的精度，RSD≤0.2％，可见相比于现有技术来说不仅分析结果更加准确，还大大拓宽了混合K边吸收-X射线荧光分析方法的应用范围。
本实施例中，由于采用X射线照射待测样品53，还能够激发出待测样品53铀、钚的K系特征荧光，本实施例中的方法还包括以下步骤：
根据待测样品53铀、钚的K系特征荧光获得待测样品53中铀、钚的K系荧光峰面积关系；
根据待测样品53中铀、钚的K系荧光峰面积关系获得待测样品53的第二铀/钚浓度比；
根据待测样品53的铀浓度和待测样品53的第二铀/钚浓度比获得待测样品53的第二钚浓度；
当第一铀/钚浓度比大于设定比值时，取待测样品53的第一钚浓度作为待测样品53的钚浓度数值；
当第一铀/钚浓度比不大于设定比值时，取待测样品53的第一钚浓度/第二钚浓度作为待测样品53的钚浓度数值。
本实施例中，当铀含量范围在150g/L-250g/L时，取设定比值为150。在检测时，铀/钚浓度比处于低于150范围内时，或者常规的80-150范围内时，正常情况下通过K系特征荧光和L系特征荧光分析得到的(第一/第二)铀/钚浓度比一般相差极小，两种方式最终得到的钚浓度也相差极小，因此可以选取第一钚浓度/第二钚浓度作为待测样品53的最终钚浓度数值，二者还能够用于相互佐证。而当铀/钚浓度比处于大于150的范围内时L系特征荧光分析得到的结果更加可靠，因此此时选取待测样品53的第一钚浓度作为待测样品53的钚浓度数值。
由于工艺中不同工艺点的样品中铀、钚的浓度不同，不同工艺点的样品的放射性不同。目前领域内使用的混合K边吸收-X射线荧光分析方法一般用于分析高放射性样品，其它中或低放射性样品中铀、钚的浓度采用其它分析方式来测，而本实施例的混合K边吸收-X射线荧光分析方法，由于能够同时采用K系荧光和L系荧光进行分析，因此不仅可以用于高放射性样品，也能兼顾中或低放样品的分析，可以根据浓度比的大小取最可靠的数值，故可以适用于各种样品浓度和样品的分析需求。
根据本领域的公知内容：
铀的Kα1峰能量为98.422keV，Kα2峰能量94.649keV；
钚的Kα1峰能量为103.3keV，Kα2峰能量99.168keV；
铀的Lα1峰能量为13.612keV,Lα2峰能量13.437keV；
钚的Lα1峰能量为14.276keV,Lα2峰能量14.082keV。
目前领域内采用的常规分析方式中，K系荧光分析用的是铀的Kα1和钚的Kα1峰来建立关系，但是，可以看到，钚的Kα2峰的能量和铀的Kα1峰的能量很接近(也就是在谱线中的位置很接近)，现有技术中探测器的分辨率无法将两者的峰分开，所以，分析过程中，钚的Kα2峰会干扰铀的Kα1峰，导致结果产生一定的偏差。
而本实施例中，根据待测样品53中铀、钚的K系荧光峰面积关系获得待测样品53的第二铀/钚浓度比，具体是指：根据待测样品53中铀的Kα2特征峰和钚的Kα1特征峰面积关系获得待测样品53的第二铀/钚浓度比。即本实施例方法所采用的K荧光分析，用的是铀的Kα2峰和钚的Kα1峰，能够避免上述干扰，有效提高了结果的准确性。
由于市面上现有的L荧光探测器的分辨率不足以将Lα1特征峰和Lα2特征峰区分开，因为两者之间的能量差异确实很小，在谱图上也只能看到一个峰，故本实施例中，根据待测样品53中铀、钚的L系荧光峰面积关系获得待测样品53的第一铀/钚浓度比，具体是指：根据待测样品53中铀的Lα特征峰和钚的Lα特征峰面积关系获得待测样品53的第一铀/钚浓度比。Lα特征峰包括Lα1特征峰和Lα2特征峰，Lα1特征峰面积和Lα2特征峰面积之和为Lα特征峰面积。
本实施例中，在执行根据经过待测样品53铀K边界吸收后的X射线获得待测样品53中铀的吸收谱时，还执行以下步骤：从X射线达到高压设定值起始(即满足探测要求的值时作为起始点)，测量时间达到设定时间终止(即分析过程结束后时作为终点)，获得该时间范围内不经过待测样品53的X射线能量的原级谱，作为所述X射线的空白谱。
传统分析系统中，空白谱的测量和待测样品53的测量不是同一时段进行的，即分时测量，可能是在待测样品53测量后，将待测样品53取出后再执行一次和待测样品53一样的分析过程来测得空白谱，也可能是在待测样品53测量前先测空白谱。但由于X射线在不同时间内可能会产生波动，分时测量待测样品53和空白谱时就没有考虑到这种波动带来的影响。
而本实施例是在待测样品53测量的同时，获得实时的空白谱，即未经过待测样品53的X射线获得X射线能量的原级谱，以消除分时测量空白时原级X射线能量波动带来的影响，因此，即使原级X射线发生了波动，也会在实时空白谱上得以体现，所以本实施例获取的实时空白谱比分时空白谱更准确，与分析过程完全同步，其校正效果更好，获得空白谱后，需要将样品吸收谱和空白谱一起用于数据处理，该后续数据处理的流程与现有常规的处理技术一样。
实施例2
如图2所示，本实施例的混合K边吸收-X射线荧光分析设备，可以用于实现实施例1中的分析方法，设备包括X射线发射装置1、K吸收探测装置2、L荧光探测装置3和分析装置，X射线发射装置1用于发射X射线照射待测样品53，以使待测样品53产生铀K边界吸收，以及激发出待测样品53铀、钚的L系特征荧光，K吸收探测装置2用于根据经过待测样品53铀K边界吸收后的X射线获得待测样品53中铀的吸收谱，L荧光探测装置3用于根据待测样品53铀、钚的L系特征荧光得到L荧光谱，进而获得待测样品53中铀、钚的L系荧光峰面积关系。
分析装置与K吸收探测装置2和L荧光探测装置3电气连接，用于根据待测样品53中铀的吸收谱和X射线的空白谱获得待测样品53的铀浓度，以及，根据待测样品53中铀、钚的L系荧光峰面积关系获得待测样品53的第一铀/钚浓度比，以及，根据待测样品53的铀浓度和待测样品53的第一铀/钚浓度比获得待测样品53的第一钚浓度。
本实施例中，用L荧光探测装置3通过铀、钚的L系荧光峰来获得铀和钚的浓度关系，相比于传统分析系统中仅仅通过K系荧光峰分析二者浓度关系来说，L荧光探测装置3能够扩展分析样品的浓度范围，当铀/钚浓度比＞150时，用L系荧光峰分析能够获得比K系荧光分析更准确的结果，因为L系荧光谱中不会出现“大鼓包”，即高能X射线的散射不会对L系荧光谱峰的本底产生干扰，高放射性样品中的γ、β射线也不干扰本底，故当钚的浓度较低时或者铀钚之间浓度相差较大时，仍然能够在谱图中观测到清晰准确的荧光峰，从而得到准确的分析结果，扩展了分析样品的浓度范围。
本实施例的分析设备由于采用上述设置方案破除了目前的应用局限，其对铀的测量范围为1mg/L～400g/L，对钚的测量范围为1mg/L～60g/L，对含铀、钚的混合样品，铀浓度≥200g/L、铀/钚浓度比≤700/1的样品，均能获得良好的精度，RSD≤0.2％，可见相比于现有技术来说不仅分析结果更加准确，还大大拓宽了混合K边吸收-X射线荧光分析设备的应用范围。
本实施例中，X射线发射装置1为X光管，X光管的额定管电压不低于160kV，额定连续运行功率不低于1.6kW，还设置有水冷装置和高压发生装置，用于向分析设备提供连续稳定的高能原级X射线。分析过程中，X光管电压设定150kV，电流10mA，钨靶，X光管采用循环冷却水进行冷却，该冷却方式以及所采用的水冷机装置较为常规，在此不做赘述。X光管设置了高压保护功能，当X光管水冷机正常运作且X光管温度在正常范围时，才能启动高压，当测量结束后，自动将X光管高压降低至低功率待机状态，可以提高X光管的使用寿命。分析设备测量时间设为1000s。
本实施例中，混合K边吸收-X射线荧光分析设备还包括K荧光探测装置8，X射线发射装置1通过X射线照射待测样品53，还能够激发出待测样品53铀、钚的K系特征荧光，K荧光探测装置8用于根据待测样品53铀、钚的K系特征荧光获得待测样品53中铀、钚的K系荧光峰面积关系。
分析装置还与K荧光探测装置8电气连接，分析装置用于根据待测样品53中铀、钚的K系荧光峰面积关系获得待测样品53的第二铀/钚浓度比，根据待测样品53的铀浓度和待测样品53的第二铀/钚浓度比获得待测样品53的第二钚浓度，
以及，当第一铀/钚浓度比和/或第二铀/钚浓度比大于设定比值时，取待测样品53的第一钚浓度作为待测样品53的钚浓度数值；
当第一铀/钚浓度比和/或第二铀/钚浓度比不大于设定比值时，取待测样品53的第一钚浓度/第二钚浓度作为待测样品53的钚浓度数值。
本实施例中，设定比值为150。在检测时，铀/钚浓度比处于80-150范围内时，正常情况下通过K系特征荧光和L系特征荧光分析得到的(第一/第二)铀/钚浓度比一般相差极小，两种方式最终得到的钚浓度也相差极小，因此可以选取第一钚浓度/第二钚浓度作为待测样品53的最终钚浓度数值，二者还能够用于相互佐证。而当铀/钚浓度比处于大于150的范围内时L系特征荧光分析得到的结果更加可靠，因此此时选取待测样品53的第一钚浓度作为待测样品53的钚浓度数值。
由于工艺中不同工艺点的样品中铀、钚的浓度不同，不同工艺点的样品的放射性不同。目前领域内使用的混合K边吸收-X射线荧光分析设备一般用于分析高放射性样品，其它中或低放射性样品中铀、钚的浓度采用其它分析方式来测，而本实施例的混合K边吸收-X射线荧光分析设备，由于能够同时采用K系荧光和L系荧光进行分析，因此不仅可以用于高放射性样品，也能兼顾中或低放样品的分析，可以根据浓度比的大小取最可靠的数值，故可以适用于各种样品浓度和样品的分析需求。
进一步的，K吸收探测装置2、K荧光探测装置8、L荧光探测装置3三路测量支路可独立运行也可联合运行，K吸收探测装置2单独运行，K吸收探测装置2与K荧光探测装置8联合运行，K吸收探测装置2与L荧光探测装置3联合运行，K吸收探测装置2、K荧光探测装置8、L荧光探测装置3联合运行，L荧光探测装置3单独运行，K荧光探测装置8单独运行，具体根据待测样品中铀、钚浓度的范围和样品的分析需求来确定。
本实施例的分析设备能够实现放射性样品中铀、钚的直接和同时分析，且能分析不同类型组件的溶解液或其它高放射性溶液，测量铀、钚的浓度范围宽，测量精密度高，能够适配自动分析或箱室分析，灵活性强。
本实施例中，X射线发射装置1的出射方向指向待测样品53，K荧光探测装置8接收端与待测样品53的连线方向和X射线发射装置1的出射方向之间呈锐角夹角。设该锐角夹角为n，n的角度越小，越有利于降低散射背景对测量的影响，提高测量准确度，同时提高特征峰的峰面积计数和峰背比，提高探测效率。
本实施例中，X射线发射装置1发射端前方设有准直片11，X射线发射装置1发射的X射线以及K荧光探测装置8接收端与待测样品53之间的连线均经过准直片11，K荧光探测装置8接收端与待测样品53之间的连线方向上设有准直器7，准直器7相对准直片11更靠近K荧光探测装置8接收端，
准直片11上开设了不同尺寸但未穿透准直片11的准直孔，其中，准直片11在对应K荧光探测装置8接收端与待测样品53的连线位置处开设有第一准直孔，用于将待测样品53铀、钚的K系特征荧光汇聚后通过准直器7再进入K荧光探测装置8，准直片11在对应X射线发射装置1与待测样品53的连线位置处开设有第二准直孔，用于将X射线汇聚后照射待测样品53。准直片11采用Ag或Cd材质，可以同时过滤出射和散射的原级X射线，吸收其中50keV以下的低能X射线，使高能区的X射线强度处于合理水平，一方面有利于获得形态良好的样品谱，另一方面进一步降低谱图的背景本底基线。
本实施例中，X射线发射装置1产生的原级X射线通过准直片11并穿透测量腔5后照射到待测样品53上，原级X射线经待测样品53吸收后，穿透测量腔5另一侧壁以及调节片21，经准直器7后进入K吸收探测装置2，K吸收探测装置2获得待测样品53中铀的吸收谱，分析装置通过预设的浓度标定可获得准确的待测样品53的铀浓度；
待测样品53受X射线照射激发产生的K系特征荧光，穿透测量腔5并经准直片11后，再经过准直器7，最后被K荧光探测装置8接收，K荧光探测装置8根据铀Kα2和钚Kα1特征荧光峰面积获得铀、钚的K系荧光峰面积关系，从而避免常规方式中钚的Kα2荧光干扰铀的Kα1荧光。
本实施例中，混合K边吸收-X射线荧光分析设备还包括空白探测装置6，X射线发射装置1布置在待测样品53的一侧，空白探测装置6和K吸收探测装置2布置在待测样品53的另一侧，X射线发射装置1和K吸收探测装置2接收端的连线经过待测样品53，即K吸收探测装置2接收端正对X射线发射装置1发射端，X射线发射装置1和空白探测装置6接收端的连线不经过待测样品53，X射线发射装置1发射端与空白探测装置6接收端在水平面上的夹角p为170°。
空白探测装置6用于从X射线达到高压设定值起始，测量时间达到设定时间终止，根据未经过待测样品53的X射线(即原级X射线)获得X射线能量的原级谱，分析装置还与空白探测装置6电气连接，用于以X射线能量的原级谱作为X射线的空白谱，从而根据待测样品53中铀的吸收谱和X射线的空白谱获得待测样品53的铀浓度。
原级X射线出射后，不经过待测样品53，直接穿透测量腔5后进入空白探测装置6，空白探测装置6在测量周期内全时段运行，以X射线高压达到设定值、即满足K吸收探测装置2探测要求的值时作为起始点，测量时间达到设定值、即分析过程结束后时作为终点，记录该时间范围内原级X射线能量的原级谱，作为实时空白谱，以消除分时测量空白时原级X射线能量波动带来的影响。
传统分析系统中，空白谱的测量和待测样品53的测量不是同一时段进行的，即分时测量，可能是在待测样品53测量后，将待测样品53取出后再执行一次和待测样品53一样的分析过程来测得空白谱，也可能是在待测样品53测量前先测空白谱。但由于X射线在不同时间内可能会产生波动，分时测量待测样品53和空白谱时就没有考虑到这种波动带来的影响。
本实施例是在待测样品53测量的同时，通过空白探测装置6获得实时的空白谱，即未经过待测样品53的X射线获得X射线能量的原级谱，因此，即使原级X射线发生了波动，也会在实时空白谱上得以体现，所以本实施例获取的实时空白谱比分时空白谱更准确，与分析过程完全同步，其校正效果更好，获得空白谱后，需要将样品吸收谱和空白谱一起用于数据处理，该后续数据处理的流程与现有常规的处理技术一样。
本实施例中，空白探测装置6接收端和K吸收探测装置2接收端的前方均设有准直器7，X射线发射装置1发射的X射线经过准直器7进入二者的接收端，K吸收探测装置2接收端前方还设有调节片21，用于调节经过待测样品53铀K边界吸收后的X射线强度，调节片21相对K吸收探测装置2接收端前方的准直器7更靠近待测样品53。在K吸收探测装置2的准直器7前端设置调节片21，调节片21采用不锈钢或铁材质制成，由待测样品53吸收后的X射线强度经过调节片21调节后，再经过准直器7后仍能够具有合适的计数，避免影响分析结果。
本实施例中，X射线发射装置1的出射方向指向待测样品53，L荧光探测装置3接收端与待测样品53的连线方向和X射线发射装置1的出射方向之间呈锐角夹角。设该锐角夹角为m，m的角度越小，越有利于降低X射线散射背景对测量的影响，提高测量准确度，同时提高特征峰的峰面积计数和峰背比，提高探测效率。
本实施例中，X射线发射装置1、L荧光探测装置3和K荧光探测装置8均设置在待测样品53的同一侧，其中，K荧光探测装置8要与X射线发射装置1共用准直片11，故K荧光探测装置8相比L荧光探测装置3更靠近X射线发射装置1。本实施例中，夹角n为30°，夹角m为60°，也可以视应用环境和安装条件，选取更小的角度，此外，还可以根据实际应用环境的条件，将L荧光探测装置3和K荧光探测装置8分别放置在X射线发射装置1的两边，这样可以使夹角m的角度进一步减小，可设为≤30°。
本实施例中，L荧光探测装置3接收端与待测样品53之间的连线方向上还设有衍射晶体31，衍射晶体31的内部设有挡片，挡片垂直于连线方向，用于阻挡待测样品53的放射射线(包括α射线和部分β、γ射线)和X射线发射装置1散射的部分X射线。即解决待测样品53本身放射性干扰的问题，降低检出限，L系荧光斜向入射至衍射晶体31内壁，经过衍射晶体31衍射后，再出射至L荧光探测装置3。设置衍射晶体31后，使L荧光探测装置3得到的L荧光谱本底基线进一步降低，并且由于还屏蔽了大部分干扰，故能够进一步提高分析结果准确度。
待测样品53受X射线照射激发产生的L系特征荧光，穿过测量腔5上的L荧光出射窗口51，经衍射晶体31，最后被L荧光探测装置3接收，L荧光探测装置3获得铀、钚的L系荧光峰面积关系。具体地，L荧光探测装置3获得铀和钚的Lα特征荧光峰面积。
本实施例中，X射线发射装置1、K吸收探测装置2、L荧光探测装置3、K荧光探测装置8和空白探测装置6的外部均罩设有屏蔽体9，屏蔽体9上开设不同尺寸的准直孔，屏蔽体9能够用于屏蔽散射的X射线和杂散光，减少对各装置和人员的辐射影响，降低背景噪声，X射线发射装置1的发射端内嵌于屏蔽体9内，K吸收探测装置2、L荧光探测装置3、K荧光探测装置8和空白探测装置6等探测器的接收端也均内嵌于屏蔽体9内，屏蔽体9采用钨镍铁合金材质(其中钨占比90％)制成，从而在X射线照射下激发出屏蔽体9中钨的特征荧光，钨的特征荧光强度很强且不干扰目标特征荧光峰的测量，故能够用于无源能量刻度和稳谱，与传统的分析系统相比，可不另外设置校准源，降低了投入，且由于校准源会随时间衰变，影响刻度，而本实施例中以屏蔽体9中钨的特征荧光进行刻度和稳谱，不会随时间发生变化，稳定性和可靠性更好。
本实施例中，设备还包括屏蔽罩4和测量腔5，屏蔽罩4罩设在X射线发射装置1、K吸收探测装置2、L荧光探测装置3以及待测样品53的外部，用于屏蔽待测样品53的β、γ射线，测量腔5设置在屏蔽罩4内，且罩设在待测样品53外部，以使待测样品53与其他装置形成气密隔绝，确保待测样品53气溶胶不会从测量腔5内扩散出去。测量腔5内设置测量位52，待测样品53放置在测量位52中。测量腔5的侧壁在对应L荧光探测装置3接收端与待测样品53的连线位置处开设有L荧光出射窗口51，L荧光出射窗口51采用碳化硼、PE、PEEK等轻质材料制成，使L系特征荧光能够有效透过。测量腔5上开设有样品传输接口，用于与外部的箱室连通，从而使样品传输系统能够在测量腔5和箱室之间传输待测样品53，屏蔽罩4在对应测量腔5的样品传输接口位置处开设有避让口，从而避让样品传输系统。
上述的外部的箱室可以是热室、屏蔽小室、手套箱、工作箱等，如图3所示，混合K边吸收-X射线荧光分析设备的测量腔5的一侧与箱室结合，整体为气密结构，至少满足3级箱室密封要求，样品传输接口处与箱室之间可焊接密封，也可通过石墨、紫铜、三元乙丙等密封垫密封，人员通过机械臂、手套等途径，在箱室内完成待测样品53的预处理操作，然后将待测样品53通过样品传输系统转移到测量腔5的测量位52，样品传输系统可以为手动转移也可结合其它辅助工具自动转移，完成测量后，再将测量位52的待测样品53返回箱室内进行后续的分析处理。
如图4所示，也可以在测量腔5的顶部开设与样品传输系统的接口，接口处可焊接密封，也可通过法兰和密封垫密封，测量腔5与样品传输系统连接后整体为气密结构，待测样品53装载在样品瓶中，从样品传输系统传输至测量腔5的样品测量位52上，然后分析系统开始测量，测量结束后，样品瓶再返回至样品传输系统的发送岗位进行后续的处理，样品传输系统可以与其他处理箱室等相连。
上述与箱室结合设计的混合K边吸收-X射线荧光分析设备的各探测装置分布在测量腔5的其它位置，不与箱室干涉。其中，X射线发射装置1和K吸收探测装置2分别位于测量腔5的两侧，原级X射线照射待测样品53的发射端与K吸收探测装置2接收端在水平面上呈180°夹角，即二者正对；K荧光探测装置8、L荧光探测装置3与X射线发射装置1位于测量腔5的同一侧，K荧光探测装置8接收端、L荧光探测装置3接收端与原级X射线发射端在水平面上呈锐角，降低散射背景对测量的影响，同时提高特征峰的峰面积计数和峰背比，提高探测效率；空白探测装置6与K吸收探测装置2位于测量腔5的另一侧，原级X射线照射待测样品53的发射端与空白探测装置6接收端在水平面上呈钝角。
本实施例中，各探测装置以及探测器还包括制冷装置，可以采用电制冷或液氮制冷，各探测装置以及探测器采集的数据，经前置放大，然后通过AD数模转换、数字成形，基于成形后的脉冲，进行幅值甄别，获得脉冲信号与能量、时间相关的数据。
本实施例的混合K边吸收-X射线荧光分析设备，通过高能X射线照射样品，产生铀K边界吸收，同时激发出铀、钚的K系和L系特征荧光，根据铀的K边界吸收获得铀的浓度，通过分析K系和L系特征荧光获得准确的铀/钚浓度比，进而获得样品中钚的浓度，同时对空白进行校正，消除原级X射线的能量波动变化的影响，进一步提高测量的精度。
本实施例的分析设备扩展了分析铀、钚的浓度范围，显著提高了设备的适用性，且显著提高了分析测量的精度；此外，其结构简单，关键部件如X光管、探测器等拆装便捷，且不破坏设备密封性，安全性好，设备可以适应不同应用环境，可与热室、手套箱、样品传输系统等匹配。
本实施例的设备可以用于典型1AF样品的测定，除了典型的1AF样品外，其它工艺点还有很多需要进行铀、钚浓度分析的，有高放射性的，也有中、低放射性的，有铀、钚浓度相对较高的，也有相对较低的，有只测铀的，也有只测钚的，样品类型很多。现有的常规方式会根据具体要测的样品，去对应选择不同的其它分析设备。而本实施例因为结合了L系荧光分析，所以能测的样品类型更多(中、低放射性的也能测)，能测的样品浓度范围进而也更宽(因为L系荧光分析低浓度的更有利，所以拓展了分析的浓度)，可以采用一套设备完成多种情况的测定。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (15)
1.一种混合K边吸收-X射线荧光分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用X射线照射待测样品(53)，以使待测样品(53)产生铀K边界吸收，以及激发出待测样品(53)铀、钚的L系特征荧光；
根据经过待测样品(53)铀K边界吸收后的X射线获得待测样品(53)中铀的吸收谱；根据待测样品(53)铀、钚的L系特征荧光获得待测样品(53)中铀、钚的L系荧光峰面积关系；
根据待测样品(53)中铀的吸收谱和X射线的空白谱获得待测样品(53)的铀浓度；
根据待测样品(53)中铀、钚的L系荧光峰面积关系获得待测样品(53)的第一铀/钚浓度比；
根据待测样品(53)的铀浓度和待测样品(53)的第一铀/钚浓度比获得待测样品(53)的第一钚浓度。
2.根据权利要求1所述的混合K边吸收-X射线荧光分析方法，其特征在于，采用X射线照射待测样品(53)，还能够激发出待测样品(53)铀、钚的K系特征荧光；
则所述方法还包括以下步骤：
根据待测样品(53)铀、钚的K系特征荧光获得待测样品(53)中铀、钚的K系荧光峰面积关系；
根据待测样品(53)中铀、钚的K系荧光峰面积关系获得待测样品(53)的第二铀/钚浓度比；
根据待测样品(53)的铀浓度和待测样品(53)的第二铀/钚浓度比获得待测样品(53)的第二钚浓度；
当第一铀/钚浓度比大于设定比值时，取待测样品(53)的第一钚浓度作为待测样品(53)的钚浓度数值；
当第一铀/钚浓度比不大于设定比值时，取待测样品(53)的第一钚浓度/第二钚浓度作为待测样品(53)的钚浓度数值。
3.根据权利要求2所述的混合K边吸收-X射线荧光分析方法，其特征在于，所述根据待测样品(53)中铀、钚的K系荧光峰面积关系获得待测样品(53)的第二铀/钚浓度比，具体是指：
根据待测样品(53)中铀的Kα2特征峰和钚的Kα1特征峰面积关系获得待测样品(53)的第二铀/钚浓度比。
4.根据权利要求1所述的混合K边吸收-X射线荧光分析方法，其特征在于，所述根据待测样品(53)中铀、钚的L系荧光峰面积关系获得待测样品(53)的第一铀/钚浓度比，具体是指：
根据待测样品(53)中铀的Lα特征峰和钚的Lα特征峰面积关系获得待测样品(53)的第一铀/钚浓度比，
所述Lα特征峰包括Lα1特征峰和Lα2特征峰，Lα1特征峰面积和Lα2特征峰面积之和为Lα特征峰面积。
5.根据权利要求1或2所述的混合K边吸收-X射线荧光分析方法，其特征在于，在执行根据经过待测样品(53)铀K边界吸收后的X射线获得待测样品(53)中铀的吸收谱时，还执行以下步骤：
从X射线达到高压设定值起始，测量时间达到设定时间终止，获得该时间范围内不经过待测样品(53)的X射线能量的原级谱，作为所述X射线的空白谱。
6.一种混合K边吸收-X射线荧光分析设备，其特征在于：包括X射线发射装置(1)、K吸收探测装置(2)、L荧光探测装置(3)和分析装置，
X射线发射装置(1)用于发射X射线照射待测样品(53)，以使待测样品(53)产生铀K边界吸收，以及激发出待测样品(53)铀、钚的L系特征荧光，
K吸收探测装置(2)用于根据经过待测样品(53)铀K边界吸收后的X射线获得待测样品(53)中铀的吸收谱，
L荧光探测装置(3)用于根据待测样品(53)铀、钚的L系特征荧光获得待测样品(53)中铀、钚的L系荧光峰面积关系，
所述分析装置与K吸收探测装置(2)和L荧光探测装置(3)电气连接，用于根据待测样品(53)中铀的吸收谱和X射线的空白谱获得待测样品(53)的铀浓度，以及，根据待测样品(53)中铀、钚的L系荧光峰面积关系获得待测样品(53)的第一铀/钚浓度比，以及，根据待测样品(53)的铀浓度和待测样品(53)的第一铀/钚浓度比获得待测样品(53)的第一钚浓度。
7.根据权利要求6所述的混合K边吸收-X射线荧光分析设备，其特征在于：还包括K荧光探测装置(8)，
X射线发射装置(1)通过X射线照射待测样品(53)，还能够激发出待测样品(53)铀、钚的K系特征荧光，
K荧光探测装置(8)用于根据待测样品(53)铀、钚的K系特征荧光获得待测样品(53)中铀、钚的K系荧光峰面积关系，
所述分析装置还与K荧光探测装置(8)电气连接，
分析装置用于根据待测样品(53)中铀、钚的K系荧光峰面积关系获得待测样品(53)的第二铀/钚浓度比，根据待测样品(53)的铀浓度和待测样品(53)的第二铀/钚浓度比获得待测样品(53)的第二钚浓度，
以及当第一铀/钚浓度比和/或第二铀/钚浓度比大于设定比值时，取待测样品(53)的第一钚浓度作为待测样品(53)的钚浓度数值；
当第一铀/钚浓度比和/或第二铀/钚浓度比不大于设定比值时，取待测样品(53)的第一钚浓度/第二钚浓度作为待测样品(53)的钚浓度数值。
8.根据权利要求7所述的混合K边吸收-X射线荧光分析设备，其特征在于：所述X射线发射装置(1)的出射方向指向待测样品(53)，
K荧光探测装置(8)接收端与待测样品(53)的连线方向和X射线发射装置(1)的出射方向之间呈锐角夹角。
9.根据权利要求7或8所述的混合K边吸收-X射线荧光分析设备，其特征在于：所述X射线发射装置(1)发射端前方设有准直片(11)，所述X射线发射装置(1)发射的X射线以及K荧光探测装置(8)接收端与待测样品(53)之间的连线均经过所述准直片(11)，
所述K荧光探测装置(8)接收端与待测样品(53)之间的连线方向上设有准直器(7)，所述准直器(7)相对准直片(11)更靠近K荧光探测装置(8)接收端，
所述准直片(11)在对应K荧光探测装置(8)接收端与待测样品(53)的连线位置处开设有第一准直孔，用于将待测样品(53)铀、钚的K系特征荧光汇聚后通过准直器(7)再进入K荧光探测装置(8)，
所述准直片(11)在对应X射线发射装置(1)与待测样品(53)的连线位置处开设有第二准直孔，用于将X射线汇聚后照射待测样品(53)。
10.根据权利要求6所述的混合K边吸收-X射线荧光分析设备，其特征在于：还包括空白探测装置(6)，所述X射线发射装置(1)布置在待测样品(53)的一侧，空白探测装置(6)和K吸收探测装置(2)布置在待测样品(53)的另一侧，
所述X射线发射装置(1)和K吸收探测装置(2)接收端的连线经过待测样品(53)，X射线发射装置(1)和空白探测装置(6)接收端的连线不经过待测样品(53)，
所述空白探测装置(6)用于从X射线达到高压设定值起始，测量时间达到设定时间终止，根据未经过待测样品(53)的X射线获得X射线能量的原级谱，所述分析装置还与空白探测装置(6)电气连接，用于以X射线能量的原级谱作为X射线的空白谱，从而根据待测样品(53)中铀的吸收谱和X射线的空白谱获得待测样品(53)的铀浓度。
11.根据权利要求10所述的混合K边吸收-X射线荧光分析设备，其特征在于：所述空白探测装置(6)接收端和K吸收探测装置(2)接收端的前方均设有准直器(7)，所述X射线发射装置(1)发射的X射线经过准直器(7)进入二者的接收端，
所述K吸收探测装置(2)接收端前方还设有调节片(21)，用于调节经过待测样品(53)铀K边界吸收后的X射线强度，所述调节片(21)相对K吸收探测装置(2)接收端前方的准直器(7)更靠近待测样品(53)。
12.根据权利要求6所述的混合K边吸收-X射线荧光分析设备，其特征在于：所述X射线发射装置(1)的出射方向指向待测样品(53)，
L荧光探测装置(3)接收端与待测样品(53)的连线方向和X射线发射装置(1)的出射方向之间呈锐角夹角。
13.根据权利要求6或12所述的混合K边吸收-X射线荧光分析设备，其特征在于：所述L荧光探测装置(3)接收端与待测样品(53)之间的连线方向上还设有衍射晶体(31)，
衍射晶体(31)的内部设有挡片，挡片垂直于所述连线方向，用于阻挡待测样品(53)的放射射线和X射线发射装置(1)散射的部分X射线。
14.根据权利要求6所述的混合K边吸收-X射线荧光分析设备，其特征在于：所述X射线发射装置(1)、K吸收探测装置(2)和L荧光探测装置(3)的外部均罩设有屏蔽体(9)，用于屏蔽发散的X射线和杂散光，
所述屏蔽体(9)采用钨镍铁合金材质制成，从而在X射线照射下激发出屏蔽体(9)中钨的特征荧光，用于无源能量刻度和稳谱。
15.根据权利要求6所述的混合K边吸收-X射线荧光分析设备，其特征在于：还包括屏蔽罩(4)和测量腔(5)，
所述屏蔽罩(4)罩设在X射线发射装置(1)、K吸收探测装置(2)、L荧光探测装置(3)以及待测样品(53)的外部，用于屏蔽待测样品(53)的β、γ射线，
所述测量腔(5)设置在屏蔽罩(4)内，且罩设在待测样品(53)外部，以使待测样品(53)与其他装置形成气密隔绝，
所述测量腔(5)上开设有样品传输接口，用于与外部的箱室连通，从而使样品传输系统能够在测量腔(5)和箱室之间传输待测样品(53)，所述屏蔽罩(4)在对应测量腔(5)的样品传输接口位置处开设有避让口。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311021784.1A CN117191842A (zh) | 2023-08-14 | 2023-08-14 | 一种混合k边吸收-x射线荧光分析方法和设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311021784.1A CN117191842A (zh) | 2023-08-14 | 2023-08-14 | 一种混合k边吸收-x射线荧光分析方法和设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117191842A true CN117191842A (zh) | 2023-12-08 |
Family
ID=88982668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311021784.1A Pending CN117191842A (zh) | 2023-08-14 | 2023-08-14 | 一种混合k边吸收-x射线荧光分析方法和设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117191842A (zh) |
-
2023
- 2023-08-14 CN CN202311021784.1A patent/CN117191842A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7386093B2 (en) | Method and an apparatus for liquid safety-detection with a radiation source | |
| US7399976B2 (en) | Method and equipment for discriminating materials by employing fast neutron and continuous spectral x-ray | |
| US3919548A (en) | X-Ray energy spectrometer system | |
| US9099211B2 (en) | Prompt gamma-ray detection apparatus for analyzing chemical materials using femtosecond pulse laser-induced neutrons | |
| Carpenter | Improved laboratory X‐ray source for microfluorescence analysis | |
| CA2808721A1 (en) | Portable system for analyzing and determining elemental composition of rock samples | |
| US5020084A (en) | Ore analysis | |
| KR20100053814A (ko) | 원자로 시스템의 중수누설 검지장치 및 이를 이용한 중수누설 검지방법 | |
| US20020106047A1 (en) | Pulsed neutron elemental on-line material analyzer | |
| Räisänen et al. | On a selection of beam exit window materials for PIXE analysis | |
| US7957504B2 (en) | Method and apparatus for measuring enrichment of UF6 | |
| CN113703029A (zh) | 一种通过测量γ射线得到钆浓度的在线监测方法及系统 | |
| CN117191842A (zh) | 一种混合k边吸收-x射线荧光分析方法和设备 | |
| GB1127342A (en) | Method of and apparatus for determining the mean size of given particles in a fluid | |
| Paul et al. | Determination of hydrogen in titanium alloys by cold neutron prompt gamma activation analysis | |
| Park et al. | Development of cold neutron depth profiling system at HANARO | |
| Luszik-Bhadra et al. | A CR-39 track dosemeter for routine individual neutron monitoring | |
| WO2019241830A1 (en) | System and method for moisture measurement | |
| CN106646585B (zh) | 准单能x射线标定平台 | |
| US4409480A (en) | Method and system for the testing and calibration of radioactive well logging tools | |
| RU87257U1 (ru) | Рентгенофлуоресцентный энергодисперсионный анализатор | |
| CN211652619U (zh) | 一种便携式使用x射线发生器的煤灰分仪 | |
| Wehring et al. | Application of cold-neutron prompt gamma activation analysis at the University of Texas reactor | |
| Pasztor et al. | A comparison of neutron-activation analysis and hot extraction analysis of the oxygen content of steel | |
| Keyser | Characterization of room temperature detectors using the proposed IEEE standard |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |