[發明專利]基于遺傳算法優化基本參數快速生成X熒光光譜的方法

有效

• 申請號: 202010541483.1
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111766260B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 李福生;馬捷思
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01N23/223
• 分類號: G01N23/223;G06N3/12
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 吳姍霖

本發明提出基于遺傳算法優化基本參數快速生成X熒光光譜的方法，涉及X射線熒光光譜學領域。本發明首先建立12～92號元素的最優儀器因子G_i′數據庫，然后基于Sherman方程正向生成任意樣品的各分析元素離散光譜，并通過高斯函數展寬為連續光譜，基于各分析元素對應的最優儀器因子G_i′，快速生成該樣品的連續的X射線熒光光譜，其中，各分析元素最優儀器因子G_i′通過遺傳算法優化基于儀器因子G_i的標準樣品的連續光譜，使其與實測光譜均方預測誤差小于0.2，此時所得各分析元素的儀器因子為最優儀器因子G_i′。本發明實現以秒級的速度生成多元素任意組成的樣品光譜，以極小的時間成本構建具有大量數據的X射線熒光光譜信息。

技術領域

本發明涉及X射線熒光光譜學領域，特別涉及基于遺傳算法優化基本參數快速生成X熒光光譜的方法。

背景技術

隨著光譜科學研究的逐步發展和光譜分析技術應用領域的不斷擴大，基于光譜信息的樣品成分分析技術的實際需求越來越大，在定性定量檢測技術中快捷性和準確性成為兩個關鍵因素。因此，如何快速、精確、無損地生成X射線熒光光譜(X-Ray Fluorescencespectrometry,XRF)并應用于定性定量分析則顯得尤為重要。

傳統生成X射線熒光光譜的方法主要通過蒙特卡羅仿真模擬程序和實驗測量標準樣品實現，其存在耗時長、檢測效率低等問題。而將基于Sherman方程的基本參數算法(Fundamental Parameters，FP)應用于X射線熒光光譜分析領域，突破了傳統生成X射線熒光光譜的方法中存在的眾多問題，優點如下：(1)生成X射線熒光光譜速度快，不涉及蒙特卡羅仿真模擬計算耗時長的問題，有利于之后建立多組分元素的光譜信息數據庫；(2)解決元素相鄰譜線間的光譜干擾問題，提高元素定性和定量分析的準確性；(3)相較于實驗測量法，無需購買標準樣品，不涉及部分樣品價格較貴、不易購買的問題，降低檢測分析成本；(4)得到的XRF光譜的背景吸收基本可以忽略，降低后續分析難度，提高檢測效率。

目前Sherman方程在X射線熒光光譜分析中僅應用于對相對強度的計算和矩陣效應的校正，而在相對強度計算時儀器因子G_i可以被消除，因此尚未有對儀器因子G_i的計算和研究工作。此外，相對強度計算無法通過數學模型和物理過程直接快速地生成X射線熒光光譜，不能滿足在XRF元素光譜分析中建立大數據庫的要求。

發明內容

針對上述現有技術中存在的問題，本發明提供了基于遺傳算法優化基本參數快速生成X熒光光譜的方法，建立快速生成連續的X射線熒光光譜的理論模型，實現以秒級的速度生成多元素任意組成的樣品光譜，以極小的時間成本構建具有大量數據的X射線熒光光譜信息。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

基于遺傳算法優化基本參數快速生成X熒光光譜的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：根據Sherman方程初步生成標準樣品的X射線熒光光譜，并與所述標準樣品的實測光譜數據對比，基于遺傳算法優化標準樣品中各分析元素儀器因子G_i，進而得到元素周期表中12～92號元素的最優儀器因子G_i′，并建立最優儀器因子G_i′數據庫，具體步驟如下：

步驟1.1：導入標準樣品含量信息，根據Sherman方程將標準樣品中各分析元素的含量信息轉換為發射光譜強度I_i(λ_i)，并生成離散光譜(Flux)；其中i為分析元素，即標準樣品中序號為12～92的元素，λ_i為分析元素i的特征X射線的波長；

步驟1.2：通過高斯函數將步驟1.1所得標準樣品中各分析元素的離散光譜I_i(λ_i)展寬為連續光譜(Spectrometry)