sweetapple986 2014/11/14
X射线强度这个容易理解,就是每秒计数。 PHD这个要理解有点难度,这要涉及到检测器的工作原理。计算机不能直接识别X射线光子,它要经过光电转换变成电信号才能识别,而这个电信号就是脉冲。 以WDX常见的正比计数器为例,当X射线光子进入检测器,会电离检测器里的惰性气体,产生大量带负电荷的电子,这些电子被检测器的正极吸引,引起电压骤降,产生电脉冲。这个电压骤降的幅度,就是脉冲的高度。 X射线光子的能量和脉冲高度成正比,但尽管是相同能量的每个光子进入检测器电离产生电子数却不是恒定的,这就导致了脉冲高度也不是恒定的,而是服从高斯分布,在平均值附近上下波动。 理解PHD一定要看这个图,有了上面的解释,这个图也就很好懂了。 [img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/11/201411141032_523031_2644276_3.jpg[/img] 左边是源源不断的光子进入检测器,也源源不断地产生电脉冲,每一条线代表一个电脉冲,他的长度代表了脉冲的高度。前面已经说了,脉冲的高度是不一的,这里你也能看到。 然后,看右边的图,我把脉冲高度分布图,倒转90度,然后左右就可以联系起来了。我把各种高度的脉冲个数,都统计出来,从低到高排列,然后就有了右边的图。我们向左扭一下脖子看这个图,X轴代表脉冲的高度,Y轴代表脉冲个数。 这个图一开始很陡,因为有大量高度极低的脉冲信号,这是检测器的电噪声,因为任何电子设备都有噪声信号。然后曲线开始沿着X轴往上走,也就是说,随着高度的增加,数量也在增多。走到顶峰,那这个高度的电脉冲数量最多!然后,曲线开始下滑,也就是说更高的脉冲,数量会越来越少。前面说了,脉冲高度在平均值附近波动,这个图也很好说明了,平均值就是峰顶对应的X轴坐标。 为什么要统计这些高度不一的脉冲呢?因为它们代表了不同的信号,有些是我们需要的,有些是不需要的,所以我们要设定一个上下限,来选择性地统计这些脉冲,提高检测精度。 X射线波长只要满足布拉格定律,也就是说某个波长的整数倍波长的X射线,都能被晶体衍射进入检测器,这些射线被称为高次衍射线。举个例子:Pb Lβ,波长0.098nm,衍射角28.22度。Sn Kα,波长0.049nm,它的波长2倍:0.049*2=0.098nm,刚好等于Pb Lβ,所以,当衍射角位于28.22度时,Sn Kα和Pb Lβ会同时被衍射,检测器会同时收到Sn 和Pb的特征X射线,造成重叠干扰。但是,Sn Kα的能量比Pb Lβ高一倍左右,前面说了,能量和脉冲高度成正比,也就是说,Sn Kα产生的脉冲高度远高于Pb Lβ,那么,我们设定一个高度上限,超过这个高度的脉冲,不纳入统计,因为可能是高次线信号,我们不要。 另一方面,检测器工作时的电噪声,也会产生大量低矮的电脉冲,我们就设定一个高度下限,低于这个高度的脉冲,不纳入统计,因为可能是电噪声,我们也不要。 这样一来,过滤了高次线和电噪声,我们就得到了比较纯净的信号了,通过统计这些有用的脉冲数量,我们就可以计算出,单位时间内进入检测器的X射线光子数,也就是X射线强度。
sweetapple986
第2楼2014/11/14
X射线强度这个容易理解,就是每秒计数。
PHD这个要理解有点难度,这要涉及到检测器的工作原理。计算机不能直接识别X射线光子,它要经过光电转换变成电信号才能识别,而这个电信号就是脉冲。
以WDX常见的正比计数器为例,当X射线光子进入检测器,会电离检测器里的惰性气体,产生大量带负电荷的电子,这些电子被检测器的正极吸引,引起电压骤降,产生电脉冲。这个电压骤降的幅度,就是脉冲的高度。
X射线光子的能量和脉冲高度成正比,但尽管是相同能量的每个光子进入检测器电离产生电子数却不是恒定的,这就导致了脉冲高度也不是恒定的,而是服从高斯分布,在平均值附近上下波动。
理解PHD一定要看这个图,有了上面的解释,这个图也就很好懂了。
左边是源源不断的光子进入检测器,也源源不断地产生电脉冲,每一条线代表一个电脉冲,他的长度代表了脉冲的高度。前面已经说了,脉冲的高度是不一的,这里你也能看到。
然后,看右边的图,我把脉冲高度分布图,倒转90度,然后左右就可以联系起来了。我把各种高度的脉冲个数,都统计出来,从低到高排列,然后就有了右边的图。我们向左扭一下脖子看这个图,X轴代表脉冲的高度,Y轴代表脉冲个数。
这个图一开始很陡,因为有大量高度极低的脉冲信号,这是检测器的电噪声,因为任何电子设备都有噪声信号。然后曲线开始沿着X轴往上走,也就是说,随着高度的增加,数量也在增多。走到顶峰,那这个高度的电脉冲数量最多!然后,曲线开始下滑,也就是说更高的脉冲,数量会越来越少。前面说了,脉冲高度在平均值附近波动,这个图也很好说明了,平均值就是峰顶对应的X轴坐标。
为什么要统计这些高度不一的脉冲呢?因为它们代表了不同的信号,有些是我们需要的,有些是不需要的,所以我们要设定一个上下限,来选择性地统计这些脉冲,提高检测精度。
X射线波长只要满足布拉格定律,也就是说某个波长的整数倍波长的X射线,都能被晶体衍射进入检测器,这些射线被称为高次衍射线。举个例子:Pb Lβ,波长0.098nm,衍射角28.22度。Sn Kα,波长0.049nm,它的波长2倍:0.049*2=0.098nm,刚好等于Pb Lβ,所以,当衍射角位于28.22度时,Sn Kα和Pb Lβ会同时被衍射,检测器会同时收到Sn 和Pb的特征X射线,造成重叠干扰。但是,Sn Kα的能量比Pb Lβ高一倍左右,前面说了,能量和脉冲高度成正比,也就是说,Sn Kα产生的脉冲高度远高于Pb Lβ,那么,我们设定一个高度上限,超过这个高度的脉冲,不纳入统计,因为可能是高次线信号,我们不要。
另一方面,检测器工作时的电噪声,也会产生大量低矮的电脉冲,我们就设定一个高度下限,低于这个高度的脉冲,不纳入统计,因为可能是电噪声,我们也不要。
这样一来,过滤了高次线和电噪声,我们就得到了比较纯净的信号了,通过统计这些有用的脉冲数量,我们就可以计算出,单位时间内进入检测器的X射线光子数,也就是X射线强度。
envirend
第3楼2014/11/14
非常感谢你图文并茂的解答。
X轴代表脉冲的高度,Y轴代表脉冲个量——这个与图上是不否一致呢?另外,脉冲个量是否和X射线荧光强度是对应关系呢?
loaferfdu
第5楼2014/11/14
先赞一下甜苹果的解释。
这里对于谱图是脉冲高度分布图说一下我个人的理解,供参考。
我们所看到的谱图实际上是脉冲高度分布图。甜苹果的帖子中已经解释了X光子最终在检测器中会转化为脉冲。不同的光子对应的能量(波长)不同,所以出来的脉冲高度就不同,脉冲高度与X光子特征能量成正比。
你想象一个酒店的走廊,沿走廊分布着很多房间,不同高度的人(脉冲)进入不同的房间,这就是XRF定性的方法。我要找某个元素有没有,那我就看看对应的房间(道址)中有没有人(脉冲)就可以了。
那怎么定量呢? 就数数呗,数每个房间中累积有多少个人(脉冲)。人多的房间,就是我们说的峰强度大,对应的元素含量就高。所以谱图Y轴的单位是Count或者cps(count per second)
在上述的比喻中,那个走廊就是你在谱图上看到的X轴,对应脉冲高度或者说能量,而每个房间中的人数(脉冲数)就是谱图上的Y轴,对应荧光强度。
明白了这个,再回头看梁老师的书,你就会明白其实谱图就是脉冲高度分布曲线图。