本發(fā)明涉及一種X射線熒光基體效應校正領域，具體涉及一種對鈾、鋯體系X射線熒光基體效應校正方法。
背景技術：
：X射線熒光(XRF)計數(shù)率與試樣中元素含量的正比關系，有賴于比例系數(shù)的穩(wěn)定，而比例系數(shù)在一定程序上取決于組分中主量元素的種類和數(shù)量。這種基體成分的影響導致被測元素的熒光計數(shù)率與被測元素的含量不成線性關系，即為基體效應，其是影響XRF分析精度和準確度的關鍵。基體效應的校正主要有兩條路徑：數(shù)學計算和實驗處理。采用某種實驗方法，選擇、調整，甚至配制標樣，使各種試樣的物質成分中主量元素趨于一致，就可以維持比例系數(shù)的穩(wěn)定性，使之取得可靠的分析結果。傳統(tǒng)XRF分析中，經(jīng)驗分類法、稀釋法、內標法、增量法等實驗校正方法以經(jīng)驗或宏觀物理特征將樣品進行分類，使待測樣品和標樣趨于一致，回避了基體效應校正問題，但面臨工作量大、實驗過程繁瑣、受可檢出元素含量范圍限制等不足；單濾片法、補償法、散射計數(shù)率法、補償-特散比法等參比校正法以某一參數(shù)的變化來表征和校正基體效應的影響，數(shù)學模型成熟、但針對復雜體系基體效應校正不能滿足分析要求。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的即在于克服現(xiàn)有技術的不足，為解決鈾鋯體系XRF基體效應校正難題，本發(fā)明設計一種基于均勻設計的試驗點布置方式，以SPSS手段解決非線性方程求解問題，建立多元回歸數(shù)學模型，能夠準確地校正鈾鋯體系XRF基體效應，實現(xiàn)鈾鋯體系鈾、鋯含量的定量分析。本發(fā)明通過下述技術方案實現(xiàn)：一種對鈾、鋯體系X射線熒光基體效應校正方法，包括以下步驟：步驟1)利用均勻設計理論布置鈾、鋯體系試驗點；步驟2)用X射線熒光光譜儀采集鈾、鋯元素的信號強度；步驟3)建立鈾鋯元素信號強度與質量濃度的多元回歸模型；步驟4)利用SPSS技術對非線性多元回歸方程進行求解；步驟5)建立基于多元回歸分析的鈾鋯體系基體效應校正方法。進一步的，所述步驟(1)中，鈾體系設計試驗布置點均勻設計表為：所述步驟(1)中，鋯體系設計試驗布置點均勻設計表為：進一步的，所述步驟(2)具體為：將步驟(1)中布置的試驗點下表條件通過X射線熒光光譜儀進行測試：進一步的，所述步驟(3)具體為：以鋯的信號值IZr和鈾的信號值IU作為因變量，以鋯濃度值CZr，鈾濃度值CU，作為自變量，將試驗數(shù)據(jù)運用回歸分析，建立各因素分別與試驗結果IZr和IU之間的回歸函數(shù)模型：IZr＝A0+A1CZr+A2CU+A3CZrCU+A4CZr2+A5CU2(1)IU＝B0+B1CZr+B2CU+B3CZrCU+B4CZr2+B5CU2(2)式中，IZr、IU分別為鋯、鈾的信號強度；CZr、CU分別為鋯、鈾的質量濃度；A0～A5、B0～B5分別是鈾鋯多元回歸模型參數(shù)；然后再利用(1)和(2)反推，由未知體系的測量信號IZr和IU計算CU和CZr，從而求出鋯、鈾的百分含量值。進一步的，所述步驟(4)具體為：通過SPSS技術可對非線性多元回歸方程進行統(tǒng)計方式的處理，獲得回歸模型參數(shù)。進一步的，所述步驟(5)中鈾、鋯元素的多元回歸模型為：利用SPSS手段表征鈾、鋯元素信號強度與質量濃度關系，解決非線性方程求解問題，獲得模型(3)、(4)，建立基體效應校正方法：CZr＝A0'+A1'IZr+A2'IU+A3'IZrIU+A4'IZr2+A5'IU2(3)CU＝B0'+B1'IZr+B2'IU+B3'IZrIU+B4'IZr2+B5'IU2(4)式中，IZr、IU分別為鋯、鈾的信號強度；CZr、CU分別為鋯、鈾的質量濃度；A0'～A5'、B0'～B5'分別是鈾、鋯多元回歸模型參數(shù)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果：1、以均勻設計試驗方案優(yōu)化試驗點布置，使試驗分布均勻、試驗點代表性強、試驗次數(shù)適中、計算時間較短、多元回歸模型逼近效果好，實現(xiàn)鈾鋯體系XRF基體效應校正的目的。2、以SPSS手段解決非線性方法求解問題，通過統(tǒng)計學理論獲取鈾、鋯信號強度與質量濃度的關系，避免了非線性方程求解的數(shù)學困難。3、多元回歸模型有效地對基體效應關系進行了數(shù)學表征、實現(xiàn)了基體效應的定量化，能進一步驗證XRF中X射線作用規(guī)律。4、基于多元回歸技術的基體效應校正方法可解決其它二元、三元、多元體系的基體效應校正問題。附圖說明此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發(fā)明實施例的限定。在附圖中：圖1為本發(fā)明SPSS數(shù)據(jù)處理流程示意圖；具體實施方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，本發(fā)明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對本發(fā)明的限定。有關本發(fā)明的一種基于多元回歸分析技術的鈾鋯體系基體效應校正方法，包括了利用均勻設計理論布置試驗點，表征多元回歸分析模型，求解多元回歸非線性方程，建立基于多元回歸分析的基體效應校正方法。均勻設計與正交設計相比，具有試驗點分布均勻、各試驗點有代表性的特點，并且隨著水平數(shù)的增加，均勻設計的試驗次數(shù)只需水平數(shù)的增加數(shù)。所以在因素較多，水平數(shù)較多的情況下，采用均勻設計可以有效地減少試驗次數(shù)、節(jié)省計算時間。均勻設計是通過一套精心設計的表來進行試驗設計的，對于每一個均勻設計表都有一個使用表，可指導如何從均勻設計表中選用適當?shù)牧衼戆才旁囼?。均勻設計的標志：Un(rl)或Un*(rl)式中，U——均勻表代號；n——均勻表橫行數(shù)(需要做的試驗次數(shù))；r——因素水平數(shù)，與n相等；l——均勻表縱列數(shù)；*——均勻性更好的表，優(yōu)先選用Un*表?？紤]影響鈾或鋯的X射線熒光計數(shù)率的因素為鈾含量、鋯含量2個因素，可以采用4因素9水平的均勻設計表使用表及實驗點布置方案。有關本發(fā)明的一種基于多元回歸分析技術的鈾鋯體系基體效應校正方法，其實施方式如下所示：第一步：布置試驗點通過Un(rl)或Un*(rl)設計試驗布置點(表1、2、3)。表1①②③④①1379②2648③3917④4286⑤5555⑥6824⑦7196⑧8462⑨9731(1)本專利實際涉及兩因素(鈾濃度、鋯濃度)，預期多元回歸分析方程形式為IU＝B0+B1CZr+B2CU+B3CZrCU+B4CZr2+B5CU2，其中系數(shù)項有6項，則水平數(shù)n必須大于等于6，既為保證回歸方程的計算精度，又盡可能地減少試驗量，所以選擇水平數(shù)為9。(2)在水平數(shù)為9的均勻設計表中，存在兩個設計表(4因素9水平設計表和5因素9水平設計表)，一般在試驗設計中優(yōu)先選擇帶有“*”符號的設計表(該說法源于均勻設計理論)，因此本專利選擇4因素9水平均勻設計表。(3)表1中數(shù)值的含義：表2的使用表S列號D21，20.157432，3，40.1980S：因素數(shù)(S＝2，就表示2個因素；S＝3，就表示3個因素，以此類推)。D：表示刻劃均勻度的偏差，偏差值越小，表示均勻度越好。表1與表2的關系：(1)表1為均勻設計表，表2為均勻設計使用表。(2)表2指導如何從設計表(表1)中選用適當?shù)牧校蛇@些列所組成的試驗方案的均勻度偏差值最小。(3)以表2為例，若有兩個因素則選擇設計表1的第①、②列因素對應來安排試驗點(D＝0.1574)；若有三個因素則選擇設計表1的第②、③、④列因素來安排試驗點(D＝0.1980)。由表1和表2可獲得鈾、鋯體系的均勻試驗布置點，見表3。表3實驗方案實驗編號鋯濃度/(g/L)鈾濃度/(g/L)①0.002.48②0.153.05③0.303.62④0.452.29⑤0.602.86⑥0.753.43⑦0.902.10⑧1.052.67⑨1.203.24試驗布置點，其實就是試驗方案。比如說：“①”試驗點，即為鋯濃度因素的第1水平值(0.00g/L)、鈾濃度因素的第3水平值(2.48g/L)【備注：因為本專利為2因素，所以采用設計表中的第1和第2列作為均勻設計指導，在第2列的第1個試驗點，需選擇第3水平值】的1次測量實驗?！阿凇痹囼烖c，即為鋯濃度因素的第2水平值(0.15g/L)、鈾濃度因素的第6水平值(3.05g/L)的1次測量實驗。以此類推?。。〉诙剑簻y試試驗點針對第一步的各試驗點，分別配制相應濃度的鈾、鋯混合溶液標準，開展X射線熒光測試，試驗點下表4條件通過X射線熒光光譜儀進行測試：結果見表5。表5實驗測試結果第三步：建立多元回歸模型以鋯的信號值IZr和鈾的信號值IU作為因變量，以鋯濃度值CZr，鈾濃度值CU，作為自變量，將試驗數(shù)據(jù)運用回歸分析，建立各因素分別與試驗結果IZr和IU之間的回歸函數(shù)模型。IZr＝A0+A1CZr+A2CU+A3CZrCU+A4CZr2+A5CU2(1)IU＝B0+B1CZr+B2CU+B3CZrCU+B4CZr2+B5CU2(2)式中，IZr、IU分別為鋯、鈾的信號強度；CZr、CU分別為鋯、鈾的質量濃度；A0～A5、B0～B5分別是鈾鋯多元回歸模型參數(shù)。然后再利用上述(1)和(2)反推，由未知體系的測量信號IZr和IU計算CU和CZr，從而求出鋯、鈾的百分含量值。第四步：求解非線性回歸方程通過SPSS對實驗方案結果進行數(shù)據(jù)處理，得出多元線性回歸模型：IZr＝3.046+115.475CZr-7.252CZrCU(5)IU＝13.066+33.234CU-3.074CZr2(6)相關參數(shù)見表6。表6回歸模型相關參數(shù)本發(fā)明充分挖掘SPSS在數(shù)據(jù)處理的獨特性和先進性，解決了多元回歸方程的求解問題，獲得基體效應校正方法。為將多元回歸方法應用于鈾、鋯含量的分析中，需采取相應數(shù)值計算手段，本課題選取SPSS數(shù)學統(tǒng)計軟件包進行數(shù)據(jù)歸類、處理，其分析流程見圖1。通過圖1流程可多非線性多元回歸方程進行統(tǒng)計方式的處理，獲得多元回歸方程的各參數(shù)。第五步：建立基體效應校正方法通過第一步至第四步共計四步的實施，建立起基于多元回歸分析的基體效應校正方法。為獲得濃度-計數(shù)率的多元回歸方程，進而實現(xiàn)鈾鋯元素的基體效應校正技術，實現(xiàn)鈾、鋯混合體系鈾鋯濃度的同時測量，需針對上節(jié)中得到的多元回歸模型進行數(shù)學求解。求解過程，依然采用SPSS工具，得出多元回歸方程：CZr＝-0.032+0.008IZr+2.395×10-5IZr·IU(7)相關參數(shù)見表7。表7回歸模型求解方程相關參數(shù)利用多元回歸模型(7)、(8)，即可通過測試未知質量濃度的鈾鋯體系鈾、鋯元素的信號強度，實現(xiàn)鈾、鋯含量的定量分析。經(jīng)過均勻設計理論布置試驗點，表征多元回歸分析模型，求解多元回歸非線性方程，實現(xiàn)了基于多元回歸分析的基體效應校正。本發(fā)明包括了均勻設計試驗點布置方式、多元回歸模型的SPSS求解方式及多元回歸模型的基體效應校正方法。利用均勻設計理論布置試驗點，使其布置的均勻性、有效地減少試驗次數(shù)、節(jié)省計算時間；創(chuàng)新性地提出以SPSS手段解決非線性多元回歸模型的求解問題；以多元回歸模型建立鈾、鋯元素的信號與質量濃度關系，避免復雜基體效應表征問題，解決了鈾、鋯體系基體效應校正難題。以上所述的具體實施方式，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。當前第1頁1 2 3