能量色散X射线荧光测硫仪特征峰波段选取

　　0 引言

　　硫含量的准确测量在环保方面以及油类等石油化工方面都是非常重要的[1 -2]。X 射线荧光光谱法是目前测量硫含量的主要方法之一[3]。该方法具有分析速度快、不破坏样本、灵敏度高和多种元素同时测量等优点。能量色散型荧光光谱仪是 X 射线荧光光谱仪的一种，它具有性价比高、功耗低等优势[4 -5]。国内外对X 射线荧光分析已经做了很多研究工作[6 -8]。

　　上海精谱仪器有限公司生产的 WISDOM-2000X射线荧光测硫仪属于能量色散 X 射线荧光仪。该仪器在出厂前需要设置硫特征峰波段和背景峰波段的波段范围。对于这两个波段范围的确定，工作人员需要通过调节相应的电位器设定不同的波段范围，并通过大量的测量分析试验判断波段选取的好坏，既费时又耗力。

　　本文将 WISDOM-2000X 射线荧光测硫仪的硫特征峰波段和背景峰波段的选取问题转换为 100 个通道能谱图的硫峰通道段和背景峰通道段的选取问题，并将其进一步转化为以准确度为目标函数的优化问题。同时，为了兼顾直观地考察各参数对准确度的影响，本文提出了三步法参数优化方案。

　　1 试验部分

　　1. 1 样品

　　试验样品是由上海精谱仪器有限公司提供的 6 个标样，即硫含量参考值分别为 0. 008 0%、0. 020 0%、0. 040 0% 、0. 122 0% 、0. 180 0% 的 5 个样品和 1 个空白样。

　　1. 2 仪器及软件

　　试验所用仪器为上海精谱仪器有限公司生产的WISDOM-2000X 射线荧光测硫仪。该仪器属于能量色散 X 射线荧光仪，主要由 X 光管( 银靶) 、探测器( 正计数管) 、高压电源、放大器和单片机等组成。上位机部分软件采用 VC6.0 编写，具有修改 X 射线荧光仪的系统参数( 如管压、管流等) 和获取 100 个通道全谱数据等功能。

　　1. 3 数据采集

　　X 光管的管压设置为 4. 5 kV，其管流设置为 600 μA。待仪器运行稳定后，对硫含量参考值为 0. 008 0%、0. 020 0% 、0. 040 0% 、0. 122 0% 和 0. 180 0% 这 5 个样品以及空白样分别重复测量5 次，每次测量获得100 个通道的谱数据。对每个样品各自 5 次测量得到的谱数据求取100 个通道平均谱图，用于建模分析。100 个通道的数据是通过扫描每一个通道获得的，每道积分时间固定为4 s。此外，对参考值为0.040 0%的样品再重复测量 10 次，以用于重复性分析。

　　2 结果与分析

　　2. 1 问题的转化

　　WISDOM-2000X 射线荧光测硫仪主要用于快速采集硫特征峰波段和背景峰波段这两个波段的数据，并在背景峰波段强度与硫特征峰波段的背景强度之比为定值这一假设下获得硫的特征 X 射线荧光净强度，进而建立硫含量与硫的特征 X 射线荧光净强度之间的一次模型或二次曲线模型进行硫含量测定。该仪器所用两波段测量法的背景扣除可表示如下: