基于优化采集时间的X射线吸收谱数据处理系统、方法及终端技术方案

本发明专利技术的基于优化采集时间的X射线吸收谱数据处理系统、方法及终端，通过引入时间控制系统控制强度探测器在每个能量点下的信号采集时间，根据XAFS数据不同能量点探测强度的需要，程序控制采集时间，并将时间信号反馈给信号处理系统，做最终的吸收谱数据归一化处理，将大大提高XAFS数据采集效率；并且在吸收谱信号采集效率的提升的同时也降低了X射线吸收谱实验对入射光强度的需求，使得在实验室使用低通量X射线光源也可以实现吸收谱测量，还降低了实验成本，扩大了X射线吸收谱实验的应用场景。本发明专利技术还可以在吸收边附近适当降低采集时间，而在远边处提高采谱需要的时间以增大探测器计数，并通过优化采集时间函数可以进一步提高XAFS数据的信噪比。高XAFS数据的信噪比。高XAFS数据的信噪比。

【技术实现步骤摘要】
基于优化采集时间的X射线吸收谱数据处理系统、方法及终端


[0001]本专利技术涉及X射线吸收光谱数据处理领域，特别是涉及一种基于优化采集时间的X射线吸收谱数据处理系统、方法及终端。

技术介绍

[0002]X射线吸收谱具有元素选择性、位点结构对称性、可探测元素价态、电子和结构性质，以及自旋、电荷和轨道自由度等信息，已广泛应用于表征能源、催化、化工、生物等领域。X射线吸收精细结构(X
‑
ray Absorption Fine Structure，XAFS)的光谱范围通常在
‑
50～+1200eV，更大的能量范围可以得到更高的原子键长精度。测试XAFS光谱需要对入射光进行能量扫描，监测放置样品前后的强度变化。
[0003]目前，X射线吸收光谱仪还有以下不足：实测的XAFS谱是吸收系数随能量的变化关系。随着X射线能量的增加，XAFS振荡越来越弱，数据统计性要求越来越高。而目前XAFS数据的测试方法为将所有点均设置为最高强度所需要的采集时间，这将导致XAFS吸收谱整体数据采集时间大大增加。相应地，进行XAFS实验需要更高亮度的X光源，也提高了X射线吸收谱实验成本。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于优化采集时间的X射线吸收谱数据处理系统、方法及终端，用于解决现有技术中XAFS数据的测试方法为将所有点均设置为最高强度所需要的采集时间，这将导致XAFS吸收谱整体数据采集时间大大增加。相应地，进行XAFS实验需要更高亮度的X光源，也提高了X射线吸收谱实验成本等问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种基于优化采集时间的X射线吸收谱数据处理系统，所述系统包括：沿光轴共轴排列的X光源、单色器、狭缝、样品以及强度探测器；并且还包括：与所述强度探测器连接的时间控制系统以及分别与所述单色器、强度探测器以及时间控制系统连接的信号处理系统；其中，所述X光源，用于发射X射线；所述单色器，用于对接收所述X光源发射的X射线进行单色，并输出以供依次经过所述狭缝、样品以及强度探测器的经过单色的X射线以及以供向所述信号处理系统反馈的单色器能量信号；所述时间控制系统，用于控制在所述单色器能量信号下所述强度探测器的信号采集时间信号，并将对应所述强度探测器前未放置所述样品时的第一信号采集时间信号以及对应所述强度探测器前已放置所述样品时的第二信号采集时间信号反馈给所述信号处理系统；所述强度探测器，用于采集在所述单色器能量信号下的分别对应所述强度探测器前未放置所述样品时的第一信号采集时间信号的第一探测强度值以及对应所述强度探测器前已放置所述样品时的第二信号采集时间信号的第二探测强度值，并向所述信号处理系统反馈；所述信号处理系统，用于将反馈的所述单色器能量信号、第一信号采集时间信号、第二信号采集时间信号、第一探测强度值以及第二探测强度值进行吸收谱数据归一化，获得X射线吸收谱。
[0006]于本专利技术的一实施例中，所述信号处理系统包括：获取模块，用于获取反馈的单色器能量信号、第一信号采集时间信号、第二信号采集时间信号、第一探测强度值以及第二探测强度值；归一化模块，用于基于吸收谱归一化公式，对所述单色器能量信号、第一信号采集时间信号、第二信号采集时间信号、第一探测强度值以及第二探测强度值进行进行吸收谱数据归一化，获得X射线吸收谱。
[0007]于本专利技术的一实施例中，所述归一化模块用于基于吸收谱归一化公式，对各单色器能量信号以及分别对应各单色器能量信号的第一信号采集时间信号、第二信号采集时间信号、第一探测强度值以及第二探测强度值分别进行进行吸收谱数据归一化，获得对应各单色器能量信号的X射线吸收谱。
[0008]于本专利技术的一实施例中，所述吸收谱归一化公式包括：
[0009][0010]其中，所述X射线吸收谱A(n)，T0(n)为第一信号采集时间信号，T1(n)为第二信号采集时间信号，I0(n)为第一探测强度值以及I1(n)为第二探测强度值。
[0011]于本专利技术的一实施例中，所述第一信号采集时间信号和/或第二信号采集时间信号的函数类型包括：常数函数、阶跃函数、线性函数、二阶函数以及三阶函数中的一种或多种。
[0012]于本专利技术的一实施例中，所述强度探测器包括：硅漂移探测器、气体探测器、闪烁体探测器以及半导体探测器中的一种或多种。
[0013]于本专利技术的一实施例中，所述第一信号采集时间信号与第二信号采集时间信号相同。
[0014]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种基于优化采集时间的X射线吸收谱数据处理方法，应用于基于优化采集时间的X射线吸收谱数据处理系统，所述系统包括：沿光轴共轴排列的X光源、单色器、狭缝、样品以及强度探测器；并且还包括：与所述强度探测器连接的时间控制系统以及分别与所述单色器、强度探测器以及时间控制系统连接的信号处理系统；所述单色器，用于对接收所述X光源发射的X射线进行单色，并输出以供依次经过所述狭缝、样品以及强度探测器的经过单色的X射线；所述方法包括：分别接收由所述单色器反馈的单色器能量信号、由所述时间控制系统反馈在所述单色器能量信号下对应所述强度探测器前未放置所述样品时的第一信号采集时间信号以及对应所述强度探测器前已放置所述样品时的第二信号采集时间信号，以及由所述强度探测器反馈的在所述单色器能量信号下的分别对应所述强度探测器前未放置所述样品时的第一信号采集时间信号的第一探测强度值以及对应所述强度探测器前已放置所述样品时的第二信号采集时间信号的第二探测强度值；将反馈的所述单色器能量信号、第一信号采集时间信号、第二信号采集时间信号、第一探测强度值以及第二探测强度值进行吸收谱数据归一化，获得X射线吸收谱。
[0015]于本专利技术的一实施例中，所述将反馈的所述单色器能量信号、第一信号采集时间信号、第二信号采集时间信号、第一探测强度值以及第二探测强度值进行吸收谱数据归一化，获得X射线吸收谱的方式包括：基于吸收谱归一化公式，对各单色器能量信号以及分别对应各单色器能量信号的第一信号采集时间信号、第二信号采集时间信号、第一探测强度
值以及第二探测强度值分别进行进行吸收谱数据归一化，获得对应各单色器能量信号的X射线吸收谱；其中，所述吸收谱归一化公式包括：
[0016][0017]并且其中，所述X射线吸收谱A(n)，T0(n)为第一信号采集时间信号，T1(n)为第二信号采集时间信号，I0(n)为第一探测强度值以及I1(n)为第二探测强度值。
[0018]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种基于优化采集时间的X射线吸收谱数据处理终端，包括：一或多个存储器，用于存储计算机程序；一或多个处理器，用于执行如所述的基于优化采集时间的X射线吸收谱数据处理方法。
[0019]如上所述，本专利技术是一种基于优化采集时间的X射线吸收谱数据处理系统、方法及终端，具有以下有益效果：本专利技术通过引入时间控制系统控制强度探测器在每个能量点下的信号采集时间，根据XAFS数据不同能量点探测强度的需要本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于优化采集时间的X射线吸收谱数据处理系统，其特征在于，所述系统包括：沿光轴共轴排列的X光源、单色器、狭缝、样品以及强度探测器；并且还包括：与所述强度探测器连接的时间控制系统以及分别与所述单色器、强度探测器以及时间控制系统连接的信号处理系统；其中，所述X光源，用于发射X射线；所述单色器，用于对接收所述X光源发射的X射线进行单色，并输出以供依次经过所述狭缝、样品以及强度探测器的经过单色的X射线以及以供向所述信号处理系统反馈的单色器能量信号；所述时间控制系统，用于控制在所述单色器能量信号下所述强度探测器的信号采集时间信号，并将对应所述强度探测器前未放置所述样品时的第一信号采集时间信号以及对应所述强度探测器前已放置所述样品时的第二信号采集时间信号反馈给所述信号处理系统；所述强度探测器，用于采集在所述单色器能量信号下的分别对应所述强度探测器前未放置所述样品时的第一信号采集时间信号的第一探测强度值以及对应所述强度探测器前已放置所述样品时的第二信号采集时间信号的第二探测强度值，并向所述信号处理系统反馈；所述信号处理系统，用于将反馈的所述单色器能量信号、第一信号采集时间信号、第二信号采集时间信号、第一探测强度值以及第二探测强度值进行吸收谱数据归一化，获得X射线吸收谱。2.根据权利要求1中所述的基于优化采集时间的X射线吸收谱数据处理系统，其特征在于，所述信号处理系统包括：获取模块，用于获取反馈的单色器能量信号、第一信号采集时间信号、第二信号采集时间信号、第一探测强度值以及第二探测强度值；归一化模块，用于基于吸收谱归一化公式，对所述单色器能量信号、第一信号采集时间信号、第二信号采集时间信号、第一探测强度值以及第二探测强度值进行进行吸收谱数据归一化，获得X射线吸收谱。3.根据权利要求2中所述的基于优化采集时间的X射线吸收谱数据处理系统，其特征在于，所述归一化模块用于基于吸收谱归一化公式，对各单色器能量信号以及分别对应各单色器能量信号的第一信号采集时间信号、第二信号采集时间信号、第一探测强度值以及第二探测强度值分别进行进行吸收谱数据归一化，获得对应各单色器能量信号的X射线吸收谱。4.根据权利要求2或3中所述的基于优化采集时间的X射线吸收谱数据处理系统，其特征在于，所述吸收谱归一化公式包括：其中，所述X射线吸收谱A(n)，T0(n)为第一信号采集时间信号，T1(n)为第二信号采集时间信号，I0(n)为第一探测强度值以及I1(n)为第二探测强度值。5.根据权利要求1中所述的基于优化采集时间的X射线吸收谱数据处理系统，其特征在于，所述第一信号采集时间信号和/或第二信号采集时间信号的函数类型包括：常数函数、

【专利技术属性】
技术研发人员：翁祖谦，刘星，张凯宇，刘鹏，翁祖增，
申请(专利权)人：上海科技大学，
类型：发明
国别省市：