在X荧光能谱测量中, 当两个事例发生间隔较短时, 存在脉冲前沿或后沿堆积的情况。 如果能谱仪的脉冲分辨能力不足, 在事例发生间隔小于能谱仪脉冲分辨能力时, 发生了偶然符合效应。 当堆积发生在信号的上升沿时, 后端电子学无法识别堆积脉冲, 并将堆积脉冲当成1个脉冲, 从而在测量能谱中会产生虚假能峰; 当堆积出现在下降沿时, 堆积信号间隔小于通道成形时间时, 堆积信号会被丢弃, 导致所测量谱线的有效计数减小, 对精确放射性测量带来了不利影响。 从提高能谱仪模拟电路信噪比、 降低误触发、 缩短快成形通道成形时间、 提高能谱仪的脉冲分辨能力, 从而减小符合效应等角度入手, 研制了一种低偶然符合效应的快慢双成形通道的数字化能谱仪。 该能谱仪设计了具有高脉冲分辨能力的快通道, 采用对称零面积梯形成形算法, 有效消除快通道时间变窄带来的不足, 结合对梯形平顶的判断, 实现对低频噪声抑制与降低误触发概率; 同时设计高信噪比、 低噪声的模拟电路以减小快通道对噪声误触发的概率, 降低偶然符合概率。 文中先利用仿真验证了提升快通道时间可以提升脉冲分辨能力, 接着利用MOXTEK的X光管激发被测样品Cu获得特征X射线, 由KETEK的高分辨率SDD探测器检测信号, 通过调节X光管的管流得到计数率范围为13～103 kcps的X荧光能谱, 从而得到偶然符合概率与计数率的关系, 并且通过改变快通道成形时间分析其对偶然符合的影响。 实验表明, 更低的快通道成形时间拥有更高的脉冲分辨率能力, 更低的偶然符合效应; 在103 kcps计数率下, 150 ns快通道成形时间条件下, Cu的Kα峰、 Kβ及Kα+Kβ的偶然符合概率分别为1.568%, 0.265%和0.403%; 设计的对比实验结果表明: 在相同快通道成形时间条件下, 所研制的数字化能谱仪相比于Amptek的DP-5型号数字化能谱仪偶然符合概率低了60%。

针对经典MTI 算法在处理某型微纳卫星拍摄的视频图像时存在较为耗时的现象，以及空间目标轨迹投影不连续造成无法使用连通域标记同一目标的问题，本文提出一种改进的MTI 算法用于空间目标检测。算法通过设计像素“感受域”，消除了空间目标轨迹投影不连续的现象。同时，在简化了像素时序信号投影的步骤后，仍能保留原算法对背景杂光和噪声的滤除作用，并使得算法速度得到提升。基于某型微纳卫星拍摄的视频图像进行算法实验，结果表明，本文算法对于轨迹投影不连续空间目标的检测无虚警，算法速度约为0.06 s/f。

为研究样品微颗粒在X射线荧光（XRF)分析中对测量结果的影响, 运用蒙特卡罗模型MCNPX对X射线荧光仪进行建模, 研究了样品颗粒粒径对X射线荧光特征峰强度、 峰总比和源峰探测效率的影响, 并设计波长色散X射线荧光光谱法（WDXRF)分析实验对模拟结果进行了检验。 结果表明: 对于样品微颗粒X射线荧光强度与粒径尺寸的关系, MCNPX模拟值与理论计算值保持一致; MCNPX模拟结果与WDXRF实验结果存在一定差异, 这取决于MCNPX模型对待测样品状态的假设与实际情况存在一定的差异性; 运用样品粉碎、 研磨至小颗粒并进行压片处理的办法, 可使WDXRF实测结果尽可能的减小与MCNPX理论模拟结果的差异性; 在待测样品的颗粒粒径达到一定尺寸时, 其峰总比、 源峰探测效率、 特征峰X射线荧光计数均趋于稳定值; 颗粒粒径在某一特定尺寸范围之内, 颗粒度效应的影响不容忽视; 除此之外, 颗粒度效应的影响基本可以忽略。 论文充分考虑了待测样品颗粒粒径对XRF分析结果的影响, 为减小因颗粒度效应引起分析结果的不确定性提供了一种可行的研究思路, 该方法也可为X射线分析的生产实践提供一定的技术参考。

半导体探测器具有优异的性能因而被广泛应用于能量色散X射线荧光测量, 以传统型Si-PIN半导体探测器与复合型CdTe半导体探测器为研究对象, 分别从材料属性、 探测效率、 能量分辨率等方面对两种探测器进行对比, 重点分析探测器灵敏区厚度、 入射X射线能量、 后级电路成型时间等因素对其性能的影响, 并对由逃逸峰、 空穴拖尾效应所导致的X射线荧光能谱的差异进行分析; 同时, 针对探测器空穴收集不完全的问题, 基于FPGA设计了带有上升时间甄别功能的数字多道脉冲幅度分析器, 能够有效消除空穴拖尾的影响, 提高能量分辨率。 从实验结果可知: 对能量低于15 keV的射线, Si-PIN与CdTe探测器的探测效率基本相当; 对能量大于15 keV的射线, CdTe探测器的的探测效率明显占优; Si-PIN探测器的最佳成形时间约为10 μs, CdTe探测器的最佳成形时间约为2.6 μs, 因而CdTe探测器更适用于高计数率条件; 对于不同能量的X射线, Si-PIN探测器的能量分辨率优于CdTe探测器; CdTe探测器具有明显的空穴拖尾效应, 将CdTe探测器与带上升时间甄别功能的数字多道脉冲幅度分析器配合使用, 其能量分辨率显著提高。

X射线管是目前X射线荧光光谱分析中最常采用的激发源, 它所产生的原级谱成为了X荧光光谱中本底成分的主要来源, 在对这种光谱进行进一步的分析处理之前需要对其本底进行扣除, 对本底估计的准确性直接影响后续处理步骤的效果。 对射线管激发X荧光光谱的成分进行了分析, 针对其本底特点构造了一种本底强度的估计方法, 并根据实测谱线构建了理论测试谱线以便对光谱处理算法的效果进行评价。 该方法利用测得X射线荧光光谱中不包含特征峰的谱段对X射线管原级谱造成的本底成分进行估计, 使用只包含连续本底的谱段对整个测量谱段进行插值, 从而避免了谱线特征峰重叠或对半高宽估计不当时所产生的影响。 利用构建的测试光谱对SNIP法、 傅里叶变换法和本文的本底估计方法的使用效果进行了比较, 使用该方法估计的本底与理论本底更加接近。 结果表明使用的方法对X射线管激发的X荧光光谱的本底估计准确, 可以采用这种方法对连续本底进行扣除, 在对实际测得的X射线荧光光谱的本底扣除中取得了较好的应用效果。

针对城市大气颗粒物监测、 污染物溯源等工作现场实时分析的迫切需要, 研制了基于β-X射线分析技术的大气颗粒物浓度-元素分析仪。 以β射线在物质中的衰减规律和能量色散X射线荧光分析原理, 通过仪器总体设计、 结构设计、 FPGA硬件电路设计和软件设计, 实现了在线分析大气颗粒物浓度及其元素识别、 含量计算等功能; 通过制备纯元素颗粒沉积滤膜样品作为大气颗粒物标准样品, 完成了分析仪的标定。 该分析仪可在线、 连续监测大气颗粒物（如TSP, PM10, PM2.5）的质量浓度及其所含的30种元素种类和含量。 成都东郊的现场应用显示, 分析仪对大气颗粒物的浓度测量值与成都环保局的监测值具有很好的一致性, 对颗粒物中所含重金属元素（如As, Hg, Cd, Cr, Pb等）的监测较为灵敏。 通过技术性能测试, 表明分析仪具备检出限低、 快速分析、 使用方便等特点, 能够满足城市大气监测过程中对颗粒物浓度和元素实时分析的迫切需求, 具有较强的现场应用能力。

能量色散X射线荧光分析方法是目前常用的一种多元素分析方法,但该方法检出限和分析精度,受到分析基体的影响.基本参数法是目前一种常用的分析方法,但在使用过程必须获取净峰面积和基体所有成分,而在实际使用时,尤其在分析低含量样品时,净峰面积计算、基体中“暗物质”影响了测量精度,制约了基本参数法的应用.针对基本参数法的不足,将谱线解析方法与基本参数法融合,将重叠峰剥离过程嵌入基本参数法迭代过程中.在含量计算过程中,采用分析样品特征X射线分支比的理论系数,对重叠峰进行剥离,解决能量色散X射线荧光测量中净峰面积计算和定量分析问题;在计算过程中,对“暗物质”进行均一化处理.通过对标准物质测量分析,结果表明对于Ni,Cu,Zn三个元素改进型基本参数法(改进型FP)测量结果准确度高于影响系数法。

在能量色散X荧光光谱分析中， 常用的闪烁探测器如NaⅠ（Tl）探测器的能量分辨率都不高， 均在8%左右。 能量分辨率低下往往对谱数据分析带来较大的难题， 特别是在高本底低计数的情况下剥离仪器谱重叠峰会受到很大限制， 越是重叠严重的峰越是无法剥离， 进而无法分辨峰值和峰面积， 更无法进一步对元素进行定性定量分析。 为此， 结合遗传算法和免疫算法的优势建立新的种群算法应用在重叠谱分析上， 该算法以欧式距离为进化的判断依据， 以最大相对相似误差值为迭代准则进行迭代。 利用高斯函数模拟不同重叠程度的仪器谱图， 将种群算法应用在重叠峰分离和全谱模拟中， 峰道址偏差在±3道以内， 峰面积偏差不超过5%， 证明该方法在能量色散X荧光重叠谱分析中有较好的效果。

在能量色散X荧光分析技术分析中, 对谱信息的处理一直是研究的重点, 谱光滑、 寻峰、 峰面积处理都是重中之重, 本工作基于模拟退火算法原理, 建立一种新的寻峰模型算法, 该算法利用模拟退火寻找全局最优点的收敛特性, 以Metropolis准则作为峰谷判断的基础, 引入新的判定标准和峰谷数组, 同时从谱道址两端同时收敛, 以收敛到同一最优解为终止条件。 同时, 利用该算法与简单比较法、 三阶导数法进行对比实验, 结果证明该算法在X荧光光谱寻峰中有较强能力, 在实际生产中具有一定价值。

透射式微型X射线管是能量色散X射线荧光分析中的主要激发源, 在能量色散X射线荧光分析中希望得到谱分布较为单一的X射线管输出谱。 采用MC方法, 研究了透射式微型X射线管在不同目标靶厚度的情况下输出谱的特征, 通过低谱段（<5 keV）和高能谱段(5~50 keV)的分析比较, 高能谱段计数随厚度加大先增加而后减小, 低能谱段计数则随厚度增加减小, 增加目标靶厚度可以有效抑制低能谱段。 在入射电子能量为50 keV和目标靶为4 Ag的条件下, X射线管输出能谱具有较高的高能谱段注量, 同时有效压制低能谱段注量, 适合能量色散X射线荧光分析中使用。