射线谱仪

5月30日，浙江省计量院“锗γ射线谱仪校准装置”顺利通过现场考核，后续将开展相关设备的量值溯源工作。锗γ谱仪是常用的辐射环境监测仪器，广泛应用在放射性环境检测、核应急和核事故处理中，其计量性能直接影响监测结果的准确可靠，关乎核电安全、生态环境安全和公众健康，所以迫切需要建立相应的标准装置来对锗γ射线谱仪进行量值传递和质量控制。该标准的建立，不仅可以满足辐射环境监测设备的量值溯源工作，同时可以为保护核电安全和生态环境安全提供有力的技术支撑。

Fred Schamber，定量能量色散X射线光谱分析领域的早期先驱之一，并在其一生中为该领域做出了重大贡献，于2024年2月25日去世。Fred在费米实验室获得健康物理学博士学位后，进入了X射线显微分析领域。1972年，他加入Jon McCarthy在Tracor Northern的团队，带来了他在低辐射计数方面的经验。在Tracor Northern，他们帮助开发了一些早期的经典能量色散X射线显微分析产品，包括TN产品线和Flextran仪器控制计算机语言。Flextran成为许多第三方工具的基础，如桑迪亚实验室（Sandia Lab）的SANDIA TASK8，它提供了早期的扫描电镜自动化功能，以及道尔和钱伯斯的ZAF80，它提供了矩阵校正算法。人们很容易忘记20世纪70年代初的计算机是多么原始。Fred描述了他们是如何使用缝纫针和磁珠手工制造磁芯存储器的，以构建4K位的RAM块。他描述了他们如何将阴极射线屏幕侧放，因为人们认为这种形状因子更适合显示光谱。TN产品线是首批使用彩色显示器的产品之一。磁芯存储器尽管如此，在拥有不到20K RAM且循环时间低于1MHz的计算机上，他们还是能够收集、处理和量化X射线光谱。在这样一个大小和速度的计算机上，代码需要同时考虑时间和字节效率。他对于如何从特征信号中分离连续信号的难题的回答，至今仍是从EDS光谱中提取k比的最快、最准确的方法。他使用所谓的“顶帽”滤波器来去除高频和低频信号，从而能够从未知和标准信号中提取特征信号，并对它们进行线性拟合。当他第一次在早期EPASA会议上展示他的算法时，有观众质疑他声称能够从EDS光谱中提取定量数据的能力。当然，Fred是正确的，一两年后，他就说服了他的批评者。后来，在Tracor-Northern，他领导了一个秘密研发小组，开发了一种比竞争对手领先多年的仪器——ADEM（自动化数字电子显微镜）。Fred后来承认，ADEM可能有点过度设计。它有一个巨大的腔室和一个坚固的五轴电动平台。在模拟电子是主流的时代，它是一个完全基于数字和软件的仪器。每个子系统都由自己的微控制器控制，这在当时是一种昂贵且罕见的配置。在波长光谱仪还需要手动定位的时代，ADEM提供了在软件控制下的电子控制定位器。由于计算机控制和Fred在TN产品线自动化方面的经验，ADEM在计算机自动化电子显微镜方面表现出色。它经常被用于分析环境颗粒物样本，如粉煤灰。TN-5500，新一代Tracor Northern EDS分析仪在Tracor Northern工作了18年后，Fred于1990年与Rich J. Lee联手成立了RJ Lee集团的仪器部门。在这里，Fred领导了个人扫描电子显微镜（Personal SEM）的开发。其愿景是将个人电脑革命带来的创新、尺寸和成本降低应用于扫描电子显微镜领域。个人扫描电子显微镜是一款简单、经济、性能适中的扫描电子显微镜。从第一天起，个人扫描电子显微镜就被设计为计算机自动化操作。由于扫描控制器和计算机之间的紧密集成，可以实现快速、高效的粒子搜索和测量算法。RJ Lee集团的科学家担任设计顾问和测试版测试员。多年来，个人扫描电子显微镜及其后续产品成为自动化粒子分析的首选仪器，包括法医学中的枪击残留物分析。个人扫描电子显微镜能够到达其他扫描电子显微镜难以到达的地方，比如铁水铸造厂和飞机库。ASPEX开发了一种特殊的“箱中扫描电子显微镜”，用于波斯湾军事飞机库中，在超过90华氏度的高温下表征喷气发动机磨损碎片。RJ集团仪器部门后来成为RJ Lee Instruments，并最终成为ASPEX。ASPEX随后被FEI收购，而FEI又被赛默飞世尔科技公司（Thermo Fisher）收购。原本在匹兹堡郊外德尔蒙特市的生产活动被移至捷克共和国。ASPEX Extreme，用于现场部署的SEM由于Fred在多个领域的杰出贡献，他被授予显微分析学会（Microanalysis Society）的院士称号。所有认识他的人都会怀念他！

p　　美国国家标准技术研究院(NIST)利用其开发的最新先进机器形成并精确测量了X射线频谱。该设备开发与制造费时20年，将帮助科学家制造世界上最精确的材料，可应用在基础设施和药物上，同时也确保世界上不同实验室之间材料测量的可靠性，新的专业精密仪器需要大量的机械创新和理论建模。/pp　　NIST新设备形成的X射线——铜K-α线与无数其它X射线没有本质区别，是通过铜靶发射电子产生，但不同的是，经过多年的工程和计算已经构建一个可以非常精确地扫描样品周边整体的工具。此外，该设备还配备了一个X射线摄像机，提供比传统检测仪器更加丰富的信息，并提供样本一致性对标自检测，减少系统的不确定性。该机器在地下实验室中制造，具有严格控制的稳定，能开展极端精确的测量。该仪器最大的成就之一是功能强大的测角仪。/pp　　新机器将使研究人员可以将晶格间距的测量与国际单位制中的计量仪定义相关联，与国际单位制计量仪之间的比较，使得质量保证在最小和最精确的水平上。研究人员的测量与过去40年的结果一致，并且获得了X射线谱的新细节。除了晶格间距外，所有进行测量的元件都可以完全溯源到国际单位制，这也保证了测量的精确性和可靠性。X射线经常与医疗相关联，但X光仪器也广泛应用于商业活动，因为它们能够帮助确定和表征日常物质，包括水泥、金属、陶瓷、电子和药物。在医疗和工业应用中，X射线为科学家提供了一种观察物质内部的方法。/p