一种轻质元素检测方法技术

本申请公开了一种轻质元素检测方法，包括：获取样品中轻质元素的特征谱线；从所述特征谱线中寻找轻质元素的特征峰，并进行元素匹配，得到轻质元素的第一检测结果；对预估轻质元素的谱线模型进行叠加，在叠加结果与所述特征谱线匹配时，输出轻质元素的第二检测结果；根据所述第一检测结果、所述第二检测结果计算得到轻质元素的最终检测结果。本申请的轻质元素检测方法降低了轻质元素的检出限，同时降低了硬件成本，提升了轻质元素检测的精确性。提升了轻质元素检测的精确性。提升了轻质元素检测的精确性。

【技术实现步骤摘要】
一种轻质元素检测方法


[0001]本专利技术涉及检测
，具体地，本专利技术涉及一种轻质元素检测方法。

技术介绍

[0002]X射线荧光光谱分析技术(XRF)是一种元素分析的有效工具，其对不同元素的检测能力不同。由于重金属元素特征X射线的谱线能量较大，其与背景噪声的差异较大，使得XRF技术能够精确地对重金属元素进行定性及定量分析。相较于重金属元素，轻质元素的特征X射线的谱线能量较小，极易淹没在背景噪声中，导致轻质元素分析一直是XRF技术的短板。
[0003]对于重质元素的精确检测，现有技术中研究人员做了一系列改进，降噪方法如2015年，李芳等采用小波变换的方法对XRF荧光光谱中的低含量重金属的元素特征谱线进行降噪平滑，选用信噪比、均方误差和信息熵三项指标评价去噪效果，选用合适的小波基和分解层数，得到一个近似的本底曲线，根据剥峰的原理扣除背景，实现谱峰的快速剥离。表明小波变换(WT)法针对XRF荧光光谱降噪及基线校正等处理有一定的可行性。
[0004]2018年2月，伊相心等设计了一种X射线荧光能谱(EDXRF)谱线分析软件，选用60kV、管流130mA、W滤光片的EDXRF光谱仪对大米粉样品中镉元素进行检测，测量时间为600s。在谱线分析时横向对比了多种算法的利弊，表明了小波变换、数据拟合、导数分析、面积计算等是EDXRF谱线分析的重要方法。
[0005]2022年2月，陈伟等针对高背景影响对痕量核素特征峰定量信息提取的问题，基于对数字滤波器的研究，提出了一种多重数字滤波谱线处理技术。该技术利用自主研发的EDXRF型X荧光分析仪测量0.19mg
·
kg
‑1的镉大米标准样的谱线，对该谱线分别做多重Sallen
‑
Key(Multiple Sallen
‑
Key，MSK)平滑和多次高斯平滑。结果表明，在相同平滑效果下，MSK平滑次数更少，代码执行效率更高。通过与采用石墨炉原子吸收光谱法测定的大米标准样品中的镉元素含量进行对比，经MSK平滑处理后的镉元素含量与标准含量值间的相对误差减小，提高了样品含量值的测量精度。
[0006]2022年1月，汪雪元等为解决X射线荧光重叠峰的问题，研究了一种基于多适应度量子遗传算法的X射线荧光重叠峰分解方法。用传统量子遗传算法和改进量子遗传算法对一铅黄铜标样(Cu：62.83％，Zn：33.56％，Pb：2.30％，Fe：0.16％，Sn：0.33％，Ni：0.31％，Mn：0.12％)的实验光谱进行分析。结果表明，改进量子遗传算法分解重叠峰的效果优于传统量子遗传算法，这种方法适合于严重的重叠谱峰的分解。
[0007]然而，对于提高轻质元素的检测精度方面，目前很多技术与研究着重在仪器设计和性能等硬件方面进行改进，发展了高功率、大电流X射线发生器、端窗、超尖、超Be窗X光管、人工薄膜分光器件和超薄探测器窗等技术，提高了轻质元素的激发和探测性能。硬件的改进可以降低特定元素的检出限，但也加大了检测成本，且存在一定的限制性。
[0008]随着信号处理理论的研究迅速发展，利用滤波及融合等方法解决XRF技术在轻质元素分析上的不足成为可能，但轻质元素自身的特性及探测器的约束使得XRF能谱在轻质元素部分有着大量的谱线重叠，且极易淹没在背景和噪声中，存在特征峰找寻困难、难以定
量分析等问题。

技术实现思路

[0009]本申请提供了一种轻质元素检测方法，以解决轻质元素检测时特征峰找寻困难、难以定量分析的问题。
[0010]为了至少解决如上所提到的一个或多个技术问题，本申请提供了如下技术方案：一种轻质元素检测方法，包括：
[0011]获取样品中轻质元素的特征谱线；
[0012]从所述特征谱线中寻找轻质元素的特征峰，并进行元素匹配，得到轻质元素的第一检测结果；
[0013]对预估轻质元素的谱线模型进行叠加，在叠加结果与所述特征谱线匹配时，输出轻质元素的第二检测结果；
[0014]根据所述第一检测结果、所述第二检测结果计算得到轻质元素的最终检测结果。
[0015]在一个实施方式中，从所述特征谱线中寻找轻质元素的特征峰，并进行元素匹配，得到轻质元素的第一检测结果，包括：从所述特征谱线中寻找轻质元素的特征峰谱线，所述特征峰谱线包括多个特征峰；对寻找到的每个特征峰进行特征峰拟合，对拟合的特征峰进行元素匹配，得到轻质元素的第一检测结果。
[0016]在一个实施方式中，对寻找到的每个特征峰进行特征峰拟合，对拟合的特征峰进行元素匹配，得到轻质元素的第一检测结果，包括：寻找特征峰谱线中的最大峰；对寻找到的最大峰进行特征峰拟合，根据拟合结果进行元素匹配，得到最大峰对应的轻质元素的第一子检测结果；将拟合结果从特征峰谱线中进行扣除，得到扣除后的特征峰谱线，并对扣除后的特征峰谱线执行寻找特征峰谱线中的最大峰的步骤，循环执行直至扣除后的特征峰谱线中不存在特征峰，将得到的所有第一子检测结果作为所述第一检测结果。
[0017]在一个实施方式中，在扣除后的特征峰谱线不符合高斯分布时，对扣除后的特征峰谱线进行补充，得到符合高斯分布的特征峰谱线。
[0018]在一个实施方式中，对寻找到的最大峰进行特征峰拟合，根据拟合结果进行元素匹配，得到最大峰对应的轻质元素的第一子检测结果，包括：寻找特征峰谱线中的最大峰；对寻找到的最大峰进行特征峰拟合；在拟合结果包含多种轻质元素的高斯分布谱线时，将峰值最大的高斯分布谱线对应的轻质元素的种类和含量作为最大峰对应的轻质元素的第一子检测结果；将拟合结果从特征峰谱线中进行扣除，包括：将峰值最大的高斯分布谱线从特征峰谱线中进行扣除。
[0019]在一个实施方式中，从所述特征谱线中寻找轻质元素的特征峰采用的方法为二阶导数寻峰法。
[0020]在一个实施方式中，对预估轻质元素的谱线模型进行叠加，在叠加结果与所述特征谱线匹配时，输出轻质元素的第二检测结果，包括：预估轻质元素的种类；从元素特征谱数据库获取与预估轻质元素的种类对应的轻质元素谱线模型，采用寻优算法对获取的轻质元素谱线模型进行模型叠加，并在叠加后的模型与所述特征谱线匹配时，输出轻质元素的第二检测结果。
[0021]在一个实施方式中，对预估轻质元素的谱线模型进行叠加，在叠加结果与所述特
征谱线匹配时，输出轻质元素的第二检测结果，还包括：在叠加后的模型与所述特征谱线不能匹配时，调整预估轻质元素的种类，继续进行从元素特征谱数据库获取与调整后预估轻质元素的种类对应的轻质元素谱线模型，采用寻优算法对获取的轻质元素谱线模型进行模型叠加的步骤，直至叠加后的模型与所述特征谱线匹配，输出轻质元素的第二检测结果。
[0022]在一个实施方式中，所述寻优算法为遗传算法。
[0023]在一个实施方式中，根据所述第一检测结果、所述第二检测结果计算得到轻质元素的最终检测结果，包括：将所述第一检测结果、所述第二检测结果进行比对，根据比对结果确定轻质元素的最终检测结果。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轻质元素检测方法，其特征在于，包括：获取样品中轻质元素的特征谱线；从所述特征谱线中寻找轻质元素的特征峰，并进行元素匹配，得到轻质元素的第一检测结果；对预估轻质元素的谱线模型进行叠加，在叠加结果与所述特征谱线匹配时，输出轻质元素的第二检测结果；根据所述第一检测结果、所述第二检测结果计算得到轻质元素的最终检测结果。2.如权利要求1所述的轻质元素检测方法，其特征在于，从所述特征谱线中寻找轻质元素的特征峰，并进行元素匹配，得到轻质元素的第一检测结果，包括：从所述特征谱线中寻找轻质元素的特征峰谱线，所述特征峰谱线包括多个特征峰；对寻找到的每个特征峰进行特征峰拟合，对拟合的特征峰进行元素匹配，得到轻质元素的第一检测结果。3.如权利要求2所述的轻质元素检测方法，其特征在于，对寻找到的每个特征峰进行特征峰拟合，对拟合的特征峰进行元素匹配，得到轻质元素的第一检测结果，包括：寻找特征峰谱线中的最大峰；对寻找到的最大峰进行特征峰拟合，根据拟合结果进行元素匹配，得到最大峰对应的轻质元素的第一子检测结果；将拟合结果从特征峰谱线中进行扣除，得到扣除后的特征峰谱线，并对扣除后的特征峰谱线执行寻找特征峰谱线中的最大峰的步骤，循环执行直至扣除后的特征峰谱线中不存在特征峰，将得到的所有第一子检测结果作为所述第一检测结果。4.如权利要求3所述的轻质元素检测方法，其特征在于，在扣除后的特征峰谱线不符合高斯分布时，对扣除后的特征峰谱线进行补充，得到符合高斯分布的特征峰谱线。5.如权利要求3所述的轻质元素检测方法，其特征在于，对寻找到的最大峰进行特征峰拟合，根据拟合结果进行元素匹配，得到最大峰对应的轻质元素的第一子检测结果，包括：寻找特征峰谱线中的最大峰；对寻找到的最大峰进行特征峰拟合；在拟合结果包含多种轻质元素的高斯分布谱线时，将峰值最大的高斯分布谱线对应的轻质元素的种类和含量作为最大峰对应的轻质元素的第一子检测结果；将拟合结果从特征峰谱线中进行扣除，包括：将峰值最大的高斯分布谱线从特征峰谱线中进行扣除。6.如权利要求2所述的轻质元素检测方法，其特征在于，从所述特征谱线中寻找轻质元素的特征峰采用的方法为二阶导数寻峰法。7.如权利要求1所述的轻质元素检测方法，其特征在于，对预估轻质元素的谱线模型进行叠加，在叠加结果与所述特征谱线匹配时，输出轻质元素的第二检测结果，包括：预估轻质元素的种类；从元素特征谱数据库获取与预估轻质元素的种类对应的轻质元素谱线模型，采用寻优算法对获取的轻质元素谱线模型进行模型叠加，并在叠加后的模型与所述特征谱线匹配时，输出轻质元素的第二检测结果。8.如权利要求7所述的轻质元素检测方法，其特征在于，对预估轻质元素的谱线模型进行叠加...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄谦，江晟，李野，赵鹏，徐伟，
申请(专利权)人：北京山水云图科技有限公司，
类型：发明
国别省市：