用於x射線螢光光譜儀的數字多道脈衝幅度分析器的製造方法
2023-05-27 00:50:06
用於x射線螢光光譜儀的數字多道脈衝幅度分析器的製造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種用於X射線螢光光譜儀的數字多道脈衝幅度分析器，包括：信號輸入部，其用於輸入由X射線螢光光譜儀測量所得的光譜信號；信號處理部，其接受由所述信號輸入部輸入的所述光譜信號並對所述光譜信號進行處理，得到經處理後的光譜；以及輸出部，其接收來自信號處理部的經處理後的光譜並輸出，其中，信號處理部包括：濾波處理部件，所述濾波處理部件對所述光譜信號進行濾波，以得到梯形濾波；基線恢復處理部件，所述基線恢復處理部件對所述光譜信號進行實時基線恢復處理；以及峰識別部件，所述峰識別部件基於恢復後的基線進行峰識別以得到經處理後的光譜，其中，在所述基線恢復中，實時地採集基線上的多個點值進行平均值處理，所述多個點為1024~16384個點。
【專利說明】用於X射線螢光光譜儀的數字多道脈衝幅度分析器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及材料分析領域，特別地涉及光譜儀中數據的採集及處理。
【背景技術】
[0002]數字多道脈衝幅度分析器是能量色散、波長色散X射線螢光光譜儀中數據集採及處理核心部件。數字多道脈衝幅度分析器主要有梯形濾波、基線恢復、峰識別等組成，所有功能及方法通過一塊FPGA編程完成。
[0003]由於受到電路噪聲、硬體溫漂等因素的幹擾，會導致信號中的基線抖動的比較厲害，且基線更容易受到輸入計數率(Input count rate,即輸入Is鍾內脈衝個數)的影響，以上種種因素都會導致基線的獲取比較困難，一次完整的測量使用一個固定值作為基線值是完全無法接受的，這會導致測量的結果有偏差。
實用新型內容
[0004]本實用新型旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。
[0005]為此，本實用新型的目的在於提出一種用於X射線螢光光譜儀的數字多道脈衝幅度分析器，其實時地捕捉基線的變化情況，從而達到穩定測量的目的。
[0006]本實用新型實施例的用於X射線螢光光譜儀的數字多道脈衝幅度分析器，包括:信號輸入部，其用於輸入由X射線螢光光譜儀測量所得的光譜信號；信號處理部，其接受由所述信號輸入部輸入的所述光譜信號並對所述光譜信號進行處理，得到經處理後的光譜；以及輸出部，其接收來自信號處理部的經處理後的光譜並輸出，其中，信號處理部包括:濾波處理部件，所述濾波處理部件對所述光譜信號進行濾波，以得到梯形濾波；基線恢復處理部件，所述基線恢復處理部件實時地採集基線上的多個點值進行平均值處理以對所述光譜信號進行實時基線恢復處理，所述多個點為102Γ16384個點；以及峰識別部件，所述峰識別部件基於恢復後的基線進行峰識別以得到經處理後的光譜。所述濾波處理部件聯接在所述信號輸入部之後，且聯接在所述基線恢復處理部件之前。
[0007]所述基線恢復處理部件聯接在所述峰識別部件之前。
[0008]所述峰識別部件聯接於所述信號輸出部之前。
[0009]根據用於X射線螢光光譜儀的數字多道脈衝幅度分析器，能夠實時地捕捉基線的變化，從而能夠達到穩定測量的目的。
[0010]優選地，所述多個點值為梯形濾波的梯形形成前的多個點值。
[0011]進一步優選地，所述多個點為4096?16384個點。
[0012]尤其優選地，所述多個點為8192個點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]本實用新型上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0014]圖1示出了根據本實用新型的X射線螢光光譜儀；
[0015]圖2示出了根據本實用新型的多道脈衝幅度分析器；
[0016]圖3是根據本實用新型的基線恢復方法在採集不同的點數進行平均值處理時的效果圖，其中:(a) 1024 個點；(b) 2048 個點;(c) 4096 個點；(d)8192 點；(e) 16384 點；
[0017]圖4示出了根據本實用新型的基線恢復方法分別在不同計數率和不同溫度條件下測得的Fe元素的峰通道圖，其中:(a)在不同計數率下的測試結果；(b)不同溫度條件下的測試結果。
【具體實施方式】
[0018]下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本實用新型，而不能解釋為對本實用新型的限制。
[0019]首先，簡單介紹根據本實用新型的X射線螢光光譜儀。需要說明的是，所述X射線螢光光譜儀包括能量色散X射線螢光光譜儀和波長色散X射線螢光光譜儀。
[0020]如圖1所示，根據本實用新型的X射線螢光光譜儀，包括測試部I和多道脈衝幅度分析器2。
[0021]測試部I對試樣進行檢測並獲得光譜信號。
[0022]多道脈衝幅度分析器2對所述光譜信號進行分析處理並輸出經處理後的光譜。
[0023]其中，如圖2所示，多道脈衝幅度分析器2包括信號輸入部100，信號處理部200，以及輸出部300。
[0024]信號輸入部100用於輸入由X射線螢光光譜儀測量所得的光譜信號。
[0025]信號處理部200接受由信號輸入部100輸入的所述光譜信號並對所述光譜信號進行處理，得到經處理後的光譜。
[0026]輸出部300接收來自信號處理部200的經處理後的光譜並輸出。
[0027]其中，信號處理部200包括濾波處理部件210，基線恢復處理部件220，以及峰識別部件230。
[0028]濾波處理部件210對所述光譜信號進行濾波，以得到梯形濾波。
[0029]基線恢復處理部件220對所述光譜信號進行實時基線恢復處理。
[0030]峰識別部件230基於恢復後的基線進行峰識別以得到經處理後的光譜。
[0031]其中，基線恢復處理部件220所採用的基線恢復方法參考後述的基線恢復處理方法。
[0032]接下來，描述根據上述X射線螢光光譜儀進行元素分析時的X射線螢光光譜分析法。
[0033]根據上述X射線螢光光譜儀進行元素分析時的X射線螢光光譜分析法包括以下步驟:
[0034]a)對試樣進行測試，得到未經處理的光譜信號；以及
[0035]b)對所述光譜信號進行幅度分析，以得到經過基線恢復處理後的光譜。
[0036]具體地，其中的幅度分析包括以下步驟:
[0037]I)輸入待分析信號(也就是說，由信號輸入部輸入的由X射線螢光光譜儀測量所得的待處理光譜信號);
[0038]2)對所述信號進行濾波，得到梯形濾波；以及
[0039]3)對濾波後的信號的進行基線恢復，並基於恢復後的基線進行峰識別。
[0040]詳細而言，在進行基線恢復時所採用的所述基線恢復方法包括以下步驟:對經梯形濾波後的信號進行基線恢復，在所述基線恢復中實時地採集基線上的多個點值進行平均值處理，所述多個點為1024?16384個點。
[0041]根據上述用於多道脈衝幅度分析器的基線恢復方法，取代固定值而實時地採集基線上的多個點值進行平均值處理，因此能夠實時地捕捉基線的變化，從而能夠達到穩定測量的目的。
[0042]優選地，所述多個點值為梯形濾波的梯形形成前的多個點值。
[0043]進一步優選地，所述多個點為4096?16384個點。
[0044]尤其優選地，所述多個點為8192個點。
[0045]下面，結合附圖3描述在採用不同數量的點值情況下的進行基線恢復的效果圖。
[0046]由於等腰梯形上下兩底相平行，因此，在進行梯形濾波的情況下，只需實時採集梯形成形前若干個點的值進行平均處理即可。當然，本實用新型並不限於此，例如，採用梯形成形後的若干個點值進行平均值處理來進行基線恢復也是同樣的。
[0047]採集不同個數的點，對基線恢復的處理效果的影響也略有不同。原則上，採集的點數越多，則基線恢復效果越明顯，處理後的基線越穩定。但是，考慮到採集系統的開銷、實際成效等綜合因素，所以本實用新型分別設計了 1024、2048、4096、8192、16384個點作為代表進行實時基線恢復處理。
[0048]圖3示出了根據本實用新型實施例的基線恢復方法在採集不同的點數進行平均值處理時的效果圖，其中:(a) 1024個點；(b) 2048個點;(c)4096個點；(d)8192點；(e)16384 點。
[0049]通過分析圖3中示出的分別採集1024、2048、4096、8192、16384個點作為平均值處理後的效果圖，可以得出如下結論:從1024個點到8192個點，點數越多，對系統基線最終的穩定性越高；從8192個點到16384則差別可以忽略不計。因此，採用8192個點作為平均值處理，從系統成本，處理實效方面考慮是最優選的。通過實時地採用多個點進行基線恢復處理，能夠勝任任何情況下的重複性、穩定性的實驗需求。
[0050]下面，結合附圖4，說明不同計數率、不同溫度下應用了本實用新型的基線分析方法的多道脈衝幅度分析器在分析Fe元素的峰通道的情況下的分析結果。圖中，作為參照，同時給出了相同條件下基於現有的基線恢復方法的分析結果。
[0051]其中，圖4的(a)示出了採取短時間內在不同的計數率下測試相同的元素(Fe)，圖4的(b)示出了採取相同的計數率下，不同溫度條件下測量Fe元素，分別用來考察電路的計數率、溫漂等相關因素對儀器重複性、穩定性的影響，用以驗證在實施本實用新型的情況下儀器的重複性、穩定性。
[0052]測試條件分別如下。
[0053]不同計數率下的測試條件，除了實時基線恢復系統和普通基線恢復系統，其餘測試環境完全相同，然後通過設置不同的輸入計數率，每次測試完畢，給儀器散熱5分鐘左右，保證儀器工作在最佳的溫度環境，再進行下一次測試。這樣測試的目的，即儘可能的保證儀器每次測試溫度都保證在一個很小的誤差內，每次的輸入環境的變化僅僅是計數率，然後考察計數率對系統的影響。
[0054]而不同溫度下測試條件為，保證在相同輸入計數率的情況下，放入恆溫箱，通過設置不同的溫度，考察在不同的溫度環境下，實時基線恢復系統和普通基線恢復系統的差異。
[0055]從圖4的數據可以看出，採用了實時基線恢復方法的多道脈衝幅度分析器，相比於採用普通基線恢復方法的現有的多道脈衝幅度分析器而言，穩定性和重複性上都有很大的優勢，能最大程度的抑制計數率、溫度等因素造成的影響。
[0056]而利用了實時基線恢復方法的幅度分析方法，由於實時採集了多個點值對基線進行恢復，在此基礎上進行的幅度分析，其穩定性更高，且重複性更好。
[0057]在本說明書的描述中，參考術語「 一個實施例」、「 一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
[0058]儘管已經示出和描述了本實用新型的實施例，對於本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本實用新型的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的範圍由所附權利要求及其等同限定。
【權利要求】
1.一種用於X射線螢光光譜儀的數字多道脈衝幅度分析器，包括: 信號輸入部，所述信號輸入部用於輸入由X射線螢光光譜儀測量所得的光譜信號； 信號處理部，所述信號處理部接受由所述信號輸入部輸入的所述光譜信號並對所述光譜信號進行處理，得到經處理後的光譜；以及 輸出部，所述輸出部接收來自信號處理部的經處理後的光譜並輸出， 其中，信號處理部包括: 濾波處理部件，所述濾波處理部件對所述光譜信號進行濾波，以得到梯形濾波； 所述基線恢復處理部件實時地採集基線上的多個點值進行平均值處理以對所述光譜信號進行實時基線恢復處理，所述多個點為102Γ16384個點；以及 峰識別部件，所述峰識別部件基於恢復後的基線進行峰識別以得到經處理後的光譜。
2.如權利要求1所述的用於X射線螢光光譜儀的數字多道脈衝幅度分析器，其特徵在於，所述濾波處理部件聯接在所述信號輸入部之後，且聯接在所述基線恢復處理部件之前。
3.如權利要求1所述的用於X射線螢光光譜儀的數字多道脈衝幅度分析器，其特徵在於，所述基線恢復處理部件聯接在所述峰識別部件之前。
4.如權利要求1所述的用於X射線螢光光譜儀的數字多道脈衝幅度分析器，其特徵在於，所述峰識別部件聯接於所述信號輸出部之前。
5.如權利要求1所述的用於X射線螢光光譜儀的數字多道脈衝幅度分析器，其特徵在於，所述多個點值為梯形濾波的梯形形成前的多個點值。
6.如權利要求1所述的用於X射線螢光光譜儀的數字多道脈衝幅度分析器，其特徵在於，所述多個點為4096?16384個點。
7.如權利要求1所述的用於X射線螢光光譜儀的數字多道脈衝幅度分析器，其特徵在於，所述多個點為8192個點。
【文檔編號】G01N23/223GK203965356SQ201320849055
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2013年12月20日 優先權日:2013年12月20日
【發明者】應剛, 倪佩佩, 吳升海, 劉召貴 申請人:江蘇天瑞儀器股份有限公司