X射线荧光光谱仪计算机和软件升级改造.doc

SRS300 X射线荧光光谱仪计算机和软件升级改造李华昌，付红梅，周 杰，方明渭（北京矿冶研究总院，北京，100044）摘 要 本文介绍了SRS300 X射线荧光光谱仪计算机硬件和软件升级改造情况，通过改造使一台瘫痪多年的价值一百多万元的老仪器又恢复正常使用，并在原有基础上增加了半定量分析功能，用于铝土矿、高冰镍、锆英石等样品的定性、半定量、定量分析，结果准确，测定速度快。软硬件具有多任务功能，操作灵活、简便、可靠性好。 我国在80年代曾从国外引进过一批先进的分析仪器设备，这些仪器设备的引进为推动我国的技术进步、在科研和生产中发挥了十分重要的作用，但这些仪器设备已服役十多年，仪器故障日渐频繁，维修和维护费用高，这些故障主要来自于计算机控制部分，经常由于计算机故障从而导致整台仪器处于瘫痪状态，而就仪器设备本身而言，其测量系统和测量精度还是比较先进的，只要将计算机和软件进行更新，仍然是比较先进的仪器设备。另一方面，从仪器和计算机软硬件发展来看，现在计算机技术发展很快，运行速度快、故障率低、储存容量大，原来仪器所配计算机体积大、运行速度慢、储存容量小，有的数据储存还采用纸带方式，好一点的所用的磁盘也是体积大、储存容量小；从软件的角度，原有软件操作繁琐、灵活性差，现在的软件操作灵活、方便。总之，原有的计算机软硬件技术在某种程度上制约了仪器设备性能的充分发挥，另一方面由于老的计算机硬件故障所造成的仪器设备不能正常运转的现状，因此，对老仪器计算机软硬件进行更新已成为十分迫切的要求和普遍存在的问题。我院原有一台从德国进口的SRS300 XRF仪，自九十年代后，计算机故障频繁，而且维修越来越困难，整台设备有相当长一段时期无法开机运行，基于此，我们从德国西门子公司引进了新的软件，并配置了486计算机，对硬件接口进行了改造，从而使这台瘫痪多年的仪器又重新恢复正常运转。1硬件部分11 对计算机要求软件设计在100%兼容AT或IBM PS/2机上运行，要求的计算机处理器为80286、80386或80486的Intel处理器，并带Intel协处理器，至少640K RAM，一个并行和一个串行适配器，一个硬盘，一个高容量软驱。协处理器为80287或80387，一个彩显卡（256KB EGA或VGA），一个彩色显示器，最好带鼠标。12 与XRF300仪硬件接口必须有一块多任务接口板（MPA），该板由西门子公司提供。MPA 板适合于AT 兼容机，计算机应为MPA 板提供一个硬件插口以供安装。13 打印机推荐使用HP 彩色喷墨打印机，因为它的图形质量好、文本质量性能价格比适中；HP、激光打印机支持高质量黑白文本打印；HP500、500C、550C喷墨打印机也可使用。任何能于计算机相联的打印机都适合本软件的文本打印。14 实际配置根据上述要求，在实际改造过程中，我们配置了IBM486-66计算机，打印机为HP-600C，并从西门子公司购进了MPA接口板。硬件连接如图1所示：图1 硬件连接图注： 1VGA彩显卡（也可是兼容的EGA卡）；2-P并行口；2-S串行口；3-MMPA板主通讯口；3-AMPA板辅助通讯口。2软件部分21 软件操作环境 该软件包设计在MS-DOS环境下运行，与DOS3.X5.X兼容，为菜单操作方式。22 软件功能Spctra3000软件是由基本软件和其它选件组成。基本软件可执行仪器基本控制与定性定量分析；日常操作与控制，包括控制并显示仪器状态、系统参数、诊断信息等；调节功能，包括显示扫描与脉冲高度分布，优化并生成测量条件等。定性分析，包括步进或连续扫描范围可达32个，峰搜寻，测量与影响元素自动识别，背景扣除与谱线平滑等，打印扫描图形并在每个峰位上标明可能元素，图形显示时可做局部放大。定量分析，包括谱线强度校正、重叠谱线校正、基体校正、背景校正、漂移校正，识别与跳读相关标准，多达64个组分的分析程序的编辑，图形显示扫描、测量与校正结果等。定量分析净强度的计算包括峰-背景（Inet=Iraw-Ibac）、峰/背景（Inet=（Iraw-Ibac）/ Ibac）、峰-参考样品（Inet=Iraw-Iref）、峰/参考样品（Inet=Iraw/Iref）、峰/内标样品（Inet=Iraw/Iint）；定量分析校正方法包括浓度模型（Ci=ai+bi*Ii*（1+ij*Cj）+P（Ii）、浓度模型（Ci=ai+bi*Ii*（1+ij*Cj+ik*Ck/（1+Ci）+P（Ii）、强度模型（Ci=ai+bi*Ii*（1+ij*Ij）+P（Ii）、混合强度/浓度模型（Ci=ai+bi*Ii*（1+ij*Cj+ik*Ik）+P（Ii）、痕量组分模型（Ci=ai+Ii/（Ii/（I100i-Ii）*（1+ij）*Cj）+P（Ii）。基本软件由标有SPECTRA1、SPECTRA2、SPECTRA3、SPECTRA4的四个软盘组成，下面是相关的选件： SFP1：基本参数法1程序，图形显示激发与吸收光谱，标准自动选择，化学组成的自动解析等；SFP2：基本参数法2程序（使用该程序必须有SFP1程序支持）；SSQ：西门子半定量分析程序。包括重校正用参考样5 个，分析元素个数可多达88 个，可分析元素范围F-U(附加OVO55人造晶体)，能自动谱线判断、元素测量、背景计算；谱线重叠校正与基体校正；图形显示扫描范围数据；灵敏度优化；溢出自动识别；完全未知样品的快速观察分析，给出半定量分析结果，可以编辑和选择不同基体，对全分析数据进行归一化计算等。23 软件安装只要将基本软件中的SPECTRA1盘（该盘同时为用户许可证盘）插入驱动器，并键入S3INSTAL，即可执行安装，按提示分别插入相应软盘，在安装过程会显示一些选项，根据仪器和所购软件情况进行选择。在执行安装过程中，自动完成了以下操作：生成了三个目录，一个用于软件包，一个用于用户数据，一个用于打印时的临时文件；编辑了C：AUTOEXEC.BAT和C：CONFIG.SYS，原来的这两个程序则以.BAC形式备份起来；生成了C：SMENU.MNU，C：SRS300CN.CNF。在以后的操作中，只要键入C：$S3就可启动软件包进行实际操作。当然在安装中还要对仪器有关参数包括X射线发生器、准直器、探测器、分析晶体、过滤器、狭缝、打印机等的有关参数进行选择或编辑。24 软件操作 可以键入第一个大写字母（若第一个字母相同，可同时输入第二个甚至第三个以示区别）或使用鼠标来从菜单中选择一个选项，软件操作具有较大的灵活性。软件还可执行多任务功能，在编辑好一个操作程序并执行联机操作后，仪器控制和数据采集可完全交给MPA板去执行，计算机可以进行数据处理或新应用程序的编辑等工作。在操作中，还可以从计算机屏幕实时显示角度扫描和脉高图形，特别适合于定量分析中谱线和测量窗口的选择。3联机测试结果 定量分析中以粉末压片法测定了铝土矿样品中Al、Si、Fe、Ti、Ca、K，测定了锆英石中Zr