锂离子电池在新能源开发与应用中具有重要作用。 三元正极材料成分配比对锂离子电池产品性能与质量产生很大影响, 生产控制需要及时、 精确地掌握混料的成分变化。 能量色散型X射线荧光(EDXRF)技术在该领域的快速分析中具有较好的应用前景, 但目前商品仪器的分析精度尚不能满足生产需求。 为了解决三元正极材料成分Mn、 Co、 Ni的高精度EDXRF分析的技术难题, 提出了一种基于同源激发的自校正式EDXRF分析技术, 采用钨靶X射线管(25 kV/400 μA)和两个能量分辨率均为135 eV(@5.9 keV)的电致冷SDD探测器组成双路X荧光同步激发-探测装置, 将X射线管发射的原级X射线经双路准直器分束后, 分别激发校准样品和待测样品, 两个探测器同时测量两个样品的荧光计数, 采用标准样品的能谱数据对待测样品的能谱数据进行“归一化”处理实现同步校正, 从而降低分析仪器中X射线管不稳定性的影响。 通过8小时内的140次重复性测试, 从计数衰减率、 计数波动和整体效果等方面分析了该装置的稳定性, 并与单光路的稳定性进行比较, 以相对标准偏差和最大相对偏差作为评价指标来评估该装置的稳定性。 计数衰减率从单光路的-0.049 3%·h-1降低到0.001 0%·h-1, 对于11个波动较大的数据点, 相对标准偏差从单光路的0.151 4%降到0.032 6%, 表明同源激发的自校正式EDXRF分析技术可有效降低计数衰减、 初级X射线能谱波动的影响。 从综合效果来看, 经同步数据校正后, Mn、 Co、 Ni的相对标准偏差和最大相对偏差分别为0.076%、 0.170%, 稳定性较单光路提高了1倍。 建立了基于双光路EDXRF分析的定量分析数学模型, 经实验检验, 分析粉末压样品中Mn(17.361%~20.016%)、 Co(12.991%~14.965%)、 Ni(29.653%~33.065%)的绝对误差分别不超过-0.072%、 -0.061%、 0.098%, 单样品的分析时间为200 s, 表明采用同源激发的自校正式EDXRF分析技术能有效改善仪器分析精度, 实现快速、 准确的测量要求。

传统宫殿建筑的红色灰浆常用天然矿物红土作为显色剂, 但由于红土矿被限制开采等原因, 目前古建筑修缮常用工业合成氧化铁红替代红土, 但出现了红灰防水性差、 开裂剥落等现象。 为探究该现象出现的原因, 采集故宫养心殿中三座殿所(正殿、 西围房、 后殿)屋顶的红色夹垄灰样品, 通过X射线衍射(XRD)确定样品的主要物相组成, 结果表明: 各殿样品的主要组成皆为方解石、 氧化铁及石英, 此外含有少量的钠长石及埃洛石。 由于各殿样品色度差异较大, 因此结合粉末微观形貌及Mapping测试, 对比微观颗粒的形态、 颜色及文物样品断面元素分布情况, 结果表明正殿及后殿样品的粉末微观形貌显示为色泽均匀、 饱满的深红色颗粒, 伴有黑色或棕黄色矿物颗粒, 且由元素分布结果可知样品内Fe元素分布不均匀, 且与Al和Si元素分布不一致; 而西围房样品的粉末微观形貌显示为浅色颗粒, 伴有其余矿物组成存在。 元素分布结果表明样品内Fe元素分布均匀, 与Al和Si元素分布一致, 得出正殿、 后殿的红灰样品所用原料及显色物质为白灰、 红土、 氧化铁红; 西围房的红灰样品所用原料及显色物质为白灰、 红土, 首次提出了红土与氧化铁间的鉴别方法。 通过扫描电子显微镜(SEM)探究显色物质对样品微观形貌的影响, 结果表明仅含红土的样品结构连续且致密, 添加氧化铁红后两相结合较差, 孔隙较多。 为进一步探究红土、 氧化铁红对样品性能的影响, 分别制备了添加红土、 氧化铁红的模拟试样, 结合文物样品及分别添加红土、 氧化铁的模拟试样物理力学性能测试结果可知, 用氧化铁红替代红土制作夹垄灰, 相对于用红土制作的夹垄灰, 其物理力学性能较差。

为研究单基发射药爆破振动特性，开展了单基发射药与乳化炸药爆破振动实验研究，并对比分析了两种爆破器材的爆破地震波在传播过程的衰减规律和能谱分布规律。利用萨道夫斯基公式和HHT方法对实验测得的爆破振动信号进行分析，得到单基发射药与乳化炸药的爆破振动衰减公式、单基发射药振动的乳化炸药等效系数和边际能量谱等。研究结果表明：单基发射药与乳化炸药的爆破振动质点峰值速度随比例距离衰减的趋势相当，但单基发射药的爆破振动速度及合速度均小于乳化炸药。且本次实验中单基发射药爆破振动的乳化炸药等效系数平均值仅为0.43，说明单位质量单基发射药的爆破振动效应要远小于乳化炸药。此外，单基发射药和乳化炸药爆破振动信号的能量均主要集中于0~50 Hz，随着药量增加乳化炸药的能量分布没有明显变化，而单基发射药振动信号的主频向15~25 Hz移动。虽然单基发射药振动信号能量要低于乳化炸药，但随着实验药量的增加，单基发射药爆破振动总能量与乳化炸药的差距在减小，且单基发射药振动信号在0~10 Hz频段的能量占比随药量和爆心距变化而波动。

CdZnTe(CZT)探测器目前在国内外天体物理研究中占有重要的地位。本文采用蒙特卡洛软件GEANT4模拟了CZT伽马射线探测器对伽马射线的能谱响应, 研究了电子和空穴的输运特性、外加偏压、探测器厚度等因素对平面型探测器的能谱特性的影响规律。结果表明, 在电子收集效率较高时, 能量分辨率明显受迁移率寿命积比值((μτ)e/(μτ)h)的影响, 比值越小, 能量分辨率越好。增加工作电压可以提高载流子的收集效率和探测器的能量分辨率。在电子收集效率较高时, 增大厚度可以弱化空穴信号贡献, 提高能量分辨率。漂移程与晶体厚度之比(μτ)eE/d可以用来估算平面型CZT探测器对低能射线的收集效率, 并计算出其对应关系。

为满足诸如大型对撞机实验探测器研制、空间载荷量能器等大科学工程和新型医疗影像设备TOF-PET对闪烁体的筛选需求，对闪烁体的闪烁性能(发射光谱、光输出、能量分辨率、衰减时间、余辉以及符合时间分辨率等)进行了研究，并针对不同闪烁体样品的测试需求设计了一整套完整的无机闪烁体性能测试方案。在发射光谱测试中选择了不同的激发源进行对比测试，对能量分辨率与符合时间分辨等闪烁性能的测试条件进行优化，并成功应用于热门闪烁体掺杂铈的硅酸钇镥(LYSO:Ce)和钆铝镓石榴石(GAGG:Ce)的性能研究中，取得了较好的测试结果。