禹粮土在蒙药中使用历史悠久, 但由于缺乏质量指标, 质量得不到保证, 极大地影响了其应用。 采用FTIR、 XRD及ICP-MS法测定9批禹粮土样品的物质组成、 结构及元素含量, 探究禹粮土的质量控制方法。 结果显示, 9批生品禹粮土在FTIR波数为3 696、 3620、 1 621、 1 164、 913、 797、 778、 695、 537和469 cm-1存在共有峰, 其中797 cm-1为Fe—O—Fe伸缩振动吸收峰, 695 cm-1为Fe—O—Fe对称伸缩振动吸收峰, 469 cm-1为Si—O—Si特征峰。 禹粮土的XRD主要物相为Fe2O3和SiO2, 并有Al4（OH）8(Si4O10)、 K(Al4Si2O9)（OH）3、 CaCO3以及一些磷酸盐等其他矿物伴生。 生品禹粮土XRD衍射光谱的衍射角度2θ中24.870、 33.116、 38.436为Fe2O3的X射线衍射峰, 衍射角度2θ中20.837、 26.608、 36.512、 39.437、 40.235、 42.423、 45.759、 50.102和54.827为SiO2的X射线衍射峰。 通过ICP-MS对禹粮土中元素进行测定, 结果显示, 禹粮土的元素组成十分丰富, 且不同产地及不同批次元素含量差异较大； 禹粮土中Fe元素含量最高, 其均值为56.9 mg·g-1, 限量标准为生品禹粮土全铁量不低于4.55%, 生品禹粮土中Pb、 As、 Hg、 Cu和Cd元素限量不得超过50 μg·g-1。 元素聚类结果显示, 在欧式距离10～15将样品S3、 S5、 S6、 S7分为一类, 将S1、 S2、 S4、 S8、 S9分为一类, 聚类分析结果表明, 不同产地禹粮土元素组成和含量存在差异, 可以将河南与内蒙古产地的禹粮土分为一类, 山东和青海的禹粮土分为一类。 生品禹粮土主成分分析筛取了4个主成分, 累计贡献率为90.462%, 筛选K、 Sr、 Be、 As作为禹粮土样品的特征元素。

小波去噪是效果较好的去噪算法，小波函数和分解等级的选择对去噪质量影响很大，但利用小波函数对X射线荧光光谱去噪存在优化困难。针对这一问题，提出了一种基于Russian roulette优化小波算法用于X射线光谱去噪。以土壤中Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、As、Pb等8个重金属元素定量模型的决定系数（R²）求和为优化目标，通过Russian roulette优化策略更新小波函数和分解等级，经过设定的迭代次数后，选出实际土壤样品光谱较优的小波函数和分解等级。该方法在55个国家标准物质土壤样品的30 s测量的X射线荧光光谱进行验证，优化后8个元素的R²均有所提高，8个元素的定量模型R²之和从7.8383增大到7.8704。这将为小波去噪在X射线光谱的元素快速测量提供一种可选择的方案。

采用能量色散X射线荧光光谱（ED-XRF）技术结合考古学常用的陶器操作链研究模式, 对河南汝州煤山遗址出土的陶器遗存开展制作工艺和文化传承关系的综合研究。 煤山遗址位于河南省汝州市（原为临汝县）北刘庄村, 是研究中原地区新石器时代向文明国家转变的代表性遗址, 出土了龙山时代的王湾三期文化（BC2300—BC1900）和具备早期国家形态的二里头文化（BC1750—BC1500）两个重要阶段大量具有典型考古学文化特点的陶器遗存, 可以据此较为深入理解距今4000年前后社会复杂化进程和国家起源等重大问题。 因此, 对该遗址出土陶器的多学科综合研究具有极高的学术价值和文化意义。 对煤山遗址出土具有不同文化类型的陶器样本进行化学组成与物理性能分析, 将分析结果与陶器操作链分析相结合, 进行比对分析。 针对煤山遗址陶器遗存, 谱学分析结果显示, 不同时期考古学文化在制陶原料的选择上差异不大, 具有同源性, 暗示虽然文化类型不同, 但其对粘土的认识和选择具有高度一致性。 陶器操作链分析结果显示, 虽然新石器时代的王湾三期文化年代较早, 但其陶器制作工艺却较晚期的二里头文化更先进, 体现了中原地区文化演进过程中既连续又摇摆的发展特点。 陶器操作链分析可以反映文化内容的特征性和继承性, 在使用谱学分析排除了原料与烧制影响后, 对其所提取的信息具有更强的说服力和可比性。 综合研究表明, 将谱学分析和陶器操作链分析相结合, 开展多学科对比和综合研究, 可以更好的排除干扰, 获取更为扎实且客观的认识, 并为考古学文化演进研究提供重要的科学依据。

在低计数率背景下X射线谱的高精度测量受X射线流的统计涨落影响, 统计涨落决定了给定探测器能量分辨率的理论极限, 而其他因素的影响则可以通过适当的噪声滤除和电子技术来降低。 以往关于能量分辨率的研究大多利用谱反卷积对获取到的能谱进行后处理, 从而降低特征峰的半高宽(FWHM)。 这些后处理方法是基于将获取到的能谱建模为输入能谱和探测器响应函数这两个随机变量的函数, 往往计算量极大, 执行效率低。 针对上述问题, 提出一种多脉冲局部平均(MPLA)算法对X射线光谱数据处理平台进行优化, MPLA算法是一种在线实时处理的谱获取方法, 该方法在动态窗口内对脉冲幅度值进行了平均。 MPLA算法涉及两项可变参数, 一是平均窗口的大小r, 另一项参数则是每一次平均的脉冲幅度数量n。 该算法的执行流程包含以下几个步骤, 首先读取第一个脉冲幅度并定位一个平均窗口, 读取成功后更新当前平均窗口的脉冲幅度和脉冲个数; 第二步, 读取下一个脉冲幅度, 每次更新后即对平均窗口内的脉冲个数进行判断, 当其小于预设的参数n时继续执行第三步, 反之则执行第四步; 第三步, 继续读取下一个脉冲幅度; 第四步, 对相应平均窗口内的脉冲幅度进行平均, 得出的平均数即为需要更新计数的道址, 然后再对取平均值的窗口内脉冲幅度和脉冲个数进行清零。 本文在理论推导部分研究了应用MPLA过程时原始概率密度函数(PDF)的转换, 推导了应用MPLA后得到的概率密度函数的解析表达式, 证明了MPLA概率密度转换后具有以下特征: (1)对称分布, MPLA保留了均值和对称性。 (2)对于单峰对称分布, MPLA减少方差, 锐化分布峰。 在实验环节中, 以铁矿样品为测量对象, 将采用MPLA算法处理后的结果与传统的成谱方法得到的结果进行对比, 结果表明在具有正态分布PDF的频谱峰值的典型情况下, 即使仅对两个脉冲高度进行平均, 变换后峰的FWHM也变窄。

提出了一种基于球面晶体的高光谱分辨全视场X射线荧光成像仪,并分析了该成像系统的空间分辨率、视场、能谱带宽、荧光收集效率。根据理论分析设计了一套用于V~Zn等典型中等原子序数金属的Kα线荧光成像系统,并采用解析的理论和本课题组编写的蒙特卡罗光线追迹程序对该系统性能进行了计算和仿真。理论分析和数值仿真的结果表明,这种X射线荧光成像技术具有较高的空间分辨率(优于80 μm)、较大的视场(大于6.5 mm)以及极高的光谱(能谱)分辨率(优于16.5 eV@4.6~9 keV)。

We present new diagnostics for use in optical laser pump - X-ray Free Electron Laser (XFEL) probe experiments to monitor dimensions, intensity profile and focusability of the XFEL beam and to control initial quality and homogeneity of targets to be driven by optical laser pulse. By developing X-ray imaging, based on the use of an LiF crystal detector, we were able to measure the distribution of energy inside a hard X-ray beam with unprecedented high spatial resolution (~1 mm) and across a field of view larger than some millimetres. This diagnostic can be used in situ, provides a very high dynamic range, has an extremely limited cost, and is relatively easy to be implemented in pumpprobe experiments. The proposed methods were successfully applied in pump-probe experiments at the SPring-8 Angstrom Compact free electron LAser (SACLA) XFEL facility and its potential was demonstrated for current and future High Energy Density Science experiments.