X射线分析方法的研究及其应用

【摘 要】X射线衍射分析技术是一种现代物理分析技术，已广泛应用于我国科学研究的各个领域，如医药分析、地质、土壤分析、生物、微生物检测、金属、无机非金属检测等，并发挥着不可替代的作用。X射线分析技术将在我国和世界上不同学科领域中发挥更大更新的作用。

【关键词】X射线分析方法；研究；应用

引言

自1895年德国物理学家伦琴发现X射线并因此获得1901年首届若贝尔物理学奖以来，众多学者在探索X射线性质、应用、仪器等方面的创新研究，先后有近三十位物理学家、晶体学家、化学家、分子生物学家等获得了物理、化学、生理学等领域的诺贝尔奖。

X射线分析技术是一种现代物理分析技术，可以帮助人类认识和了解未知微观世界物质存在的形式与状态，可以给出定性与定量分析结果。其分析测试结果重复性好，再现性强，减少人为因素的影响，是目前世界先进国家普遍接受的一种物理分析技术和测试手段。随着我国加入WTO，进出口贸易的增加，X射线分析技术将在我国化学分析研究中发挥更大的作用。

1.X射线衍射分析技术在药物研究中的应用

用于药物研究的X射线分析仪器主要有以下类型：

（1）结构分析：单晶X射线衍射仪

（2）成分分析：粉末X射线衍射仪

（3）元素分析：X射线荧光光谱仪

1.1单晶X射线衍射分析在药学研究中的应用

单晶X射线衍射分析主要应用于化学、生物药物及食品研究中，可以独立完成复杂的化学分子结构测定。

1.2粉末X射线衍射分析在药学研究中的应用

粉末X射线衍射分析技术可以应用于化学药物研究中，主要应用于化学药品的纯度、晶型、原料药的稳定性、以及药物制剂中原料药含量及晶型变化等检测，它可以对不同问题给出定性或定量的分析结果。

2.X射线荧光光谱分析法（XRF）的应用

X射线荧光光谱法（XRF）是主、次量元素分析精度、准确度和自动化程度最高的多元素分析方法。

2.1XRF法在地质分析领域中的应用

XRF熔融法多元素分析在铁矿石、石灰石、高炉渣、耐火材料等方面得到了广泛的应用。此法通过溶解、蒸干后用熔剂熔融残渣的样品制备方法，解决了金属硅不易直接熔融制样的难题，可以同时测定金属硅中多种杂质元素，克服了标准样品对测定的限制。

XRF作为最快速、最经济的主导方法，为高精度、大量的地球化学数据的获取发挥了重要作用。由于其低成本、高速度的特点，分析仪器也实现了小型化、现场化、智能化。XRF法目前仍在环境地球化学研究、地球化学填图、地质填图、矿山地质等领域广泛应用。

2.2XRF法在锰铁分析中的应用

锰铁作为钢铁冶炼过程中的重要合金原料之一，其主要元素的含量直接关系到钢中合金元素的含量，进而影响钢材的性能。锰铁的湿法化学分析耗时长，分析人员多，综合成本高，很难满足一些钢铁集团的生产需求。XRF法为解决上述问题发挥了举足轻重的作用，该方法分析快速、准确，操作简便，而且能同时检测锰铁中的十多种元素，并且采用内部自制标样，解决了不同合金元素间的干扰问题和基体效应。

2.3XRF法在其他领域的应用

XRF法在其他领域的应用也取得了显著的效果，如通过对水系沉积物、土壤、植物等进行分析，从而对环境污染进行评价，特别是对极地环境的研究。

由于XRF法取样样本小、无损检测、多元素分析等特点，使其在考古、生物检测等方面发挥着重要作用。

随着仪器的进步、实验方法的改进，XRF法以其快速、经济、绿色、多元素分析等特点，在更广阔的领域得到更广泛的应用。

3.X射线衍射定量相分析新方法

X射线衍射定量相分析方法以被广泛应用于材料科学与工程研究的晶相定量分析中，该方法不仅能确定物质的化学组成，而且能得到物相的含量。

过去的X射线衍射定量分析方法都需要在待测样品中加入参考标相与绘制工作曲线。如果样品含有的物相较多，谱线复杂，再加入参考标相会进一步增加谱线的重叠机会。用X射线衍射全谱峰匹配强度比进行定量相分析的新方法，是利用混合样品射线衍射谱图中的全部衍射峰数据，结合卡中的各相标准谱峰的相对强度分布数据进行最小二乘方程组的抛弃平均法回归分析，通过对四组分混合物样品的分析来得出分析结果。该方法既有绝热法不需要在待测样品中加入参考物相的优点，又有基体清洗法可以测定待测样品中非晶相含量的特点，具有广阔的应用前景。

4.复合材料X射线检测新方法

复合材料的迅速普及与应用，为复合材料及其产品的检测提出了越来越高的要求。作为传统的无损检测方法，射线检测具有影响直观、便于保存等特点，但由于复合材料自身存在颗粒度大、排列不规则等特殊的结构，导致X射线检测复合材料原始图像具有缺陷边缘模糊、缺陷特征有时被淹没等特点，所以在X射线数字图像处理阶段，人们需提出一些新的增强算法来提高射线检测精度。

为此，有人提出了一种基于软阈值的小波图像增强方法，图像经过小波分解后可以得到一系列不同尺度上的子带图像，在不同尺度的子带图像上进行基于软阈值滤波的细节系数增强，再进行图像重构，即可得到增强后的X射线检测图像。该方法可以有效地增强图像的细节信息，抑制噪声，改善图像的视觉效果，更利于复合材料内部缺陷的检测。

5.展望

X射线分析技术已广泛应用于我国科学研究的各个领域，如医药分析、地质、土壤分析、生物、微生物检测、金属、无机非金属检测等，并发挥着不可替代的作用。相信通过专业科研人员的共同努力，随着仪器的进步、实验方法的改进，科学技术的不断发展，X射线分析方法将以其快速、准确、经济、绿色、多元素分析等特点，与其他分析方法更加紧密结合，从而使X射线分析技术在不同学科领域中发挥更大更新的作用。

参考文献

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