практикум по ягф (готовое)1

В поле «Тип образца» выбрать «Тонкий», в поле «Способ возбуждения» вы-

брать «Прямое излучение» (режим «Мишень/источник» устанавливается, если спектрометр работает с радиоактивным источником или вторичными излуча-

телями). После задания параметров необходимо нажать на кнопки

1.4 Выбор методов анализа и типа обработки

Для того, чтобы выбрать параметры обработки необходимо нажать кнопку

, появится окно «Параметры расче-

та» (рис. 19).

Рис.19. Диалоговое окно «Параметры расчета»

В поле «Тип расчета» выбрать «Внутренний стандарт», в поле «Элемент эта-

лонной концентрации» ввести «Rb», в поле «Концентрация эталона» ввести 1

31

(если единицы измерения г/т). После задания параметров необходимо нажать на кнопки

1.5 Выбор параметров рентгеновского излучателя

Для того, чтобы выбрать параметры рентгеновского излучателя необходимо нажать кнопку , появится окно «Па-

раметры трубки» (рис. 20).

Рис.20. Диалоговое окно «Параметры трубки»

В поле «Параметры трубки» выбрать «Массивный анод» и задать характери-

стики анода. Если выбрать поле «Прострельный анод», то в качестве излуча-

теля будет выступать элемент, заданный в поле «Фильтр». После задания па-

раметров необходимо нажать на кнопки и .

1.6 Сохранение проекта

Для того чтобы сохранить проект, необходимо нажать кнопку и

выйти из программы, поскольку сохранение настроек производится только при выходе из программы. Для продолжения работы необходимо вновь запус-

тить программу «SIMPLE».

32

2. Загрузка спектра стандартного образца

Загрузка спектра стандартного образца (файл вида GS–*.SPS) осуществ-

ляется из директории «GSORM». Концентрация Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Sr равна

10-4 %, концентрация элемента внутреннего образца Rb (рубидий) равна 10-4

%. Для ввода обрабатываемого спектра необходимо выбрать в меню «Файлы» пункт «Спектр» или нажать кнопку на панели инструментов, или нажать сочетание клавиш Ctrl+O.

3. Проведение линейной калибровки

Смысл операции калибровки состоит в установлении соответствия меж-

ду номером канала спектрометра (спектрометр имеет 1024 канала) и энергией

регистрируемого излучения.

Калибровка оси энергии производится по спектру стандартного образца.

Для этого в меню «Методы» выбрать пункт «Калибровка по 2-м точкам» или нажать кнопку на панели инструментов. Появится панель с кнопками,

соответствующими элементам рабочего списка элементов. Нажав на кнопку нужного элемента необходимо подвести курсор к пику, соответствующему энергетической линии этого элемента и щелкнуть на нем левой кнопкой

«мыши». То же повторить для второго пика (рис. 21). После нажатия на кнопку программа автоматически проведет аппроксимацию пи-

ков и выведет результат в верхнее окно (рис. 22). Для выхода из режима ка-

либровки следует нажать кнопку или клавишу Esc.

4. Анализ стандартных образцов

Для того, что приступить к анализу стандартных образцов необходимо выбрать один из файлов, находящегося в директории «GSORM».

Для качественного анализа проб необходимо указать маркером на мак-

симум пика интересующей линии и дважды быстро щелкнуть левой кнопкой

«мыши». Программа определит элемент из рабочего списка, наиболее интен-

сивная линия которого является ближайшей к указанной энергии, и покажет ее положение и символ химического элемента. Аналогичный поиск, но уже

33

Рис. 21. Пример проведения калибровки по 2-м пикам – хром (Cr) и рубидий (Rb)

Рис. 22. Пример проведенной линейной калибровки

34

по полному списку элементов можно провести, установив маркер на интере-

сующий пик и нажав кнопку на панели инструментов.

Для количественного анализа одного образца (обработки одного файла)

необходимо в меню «Методы» выбрать пункт «Анализ» или нажать кнопку на панели инструментов. После вызова процедуры, если в параметрах

обработки проекта в поле «Анализ» не была поставлена галочка возле пункта

«Автоматический поиск», на экране будет выведено положение линий перво-

го по порядку элемента из рабочего списка элементов, а в нижней части эк-

рана возникнет диалоговое окно в котором можно указать: включить этот элемент в рассмотрение, пропустить его или закончить анализ. Кнопка устанавливает режим автома-

тического анализа по всем элементам из рабочего списка элементов. После нажатия на нее автоматический режим будет устанавливаться всегда, и отме-

нить его можно будет только в окне «Параметры» (см. пункт 1.3).

В результате обработки стандартного образца необходимо убедиться,

что концентрация Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Sr равна 10-4 % с погрешностью 10%.

Если это условие не выполняется, то необходимо отредактировать кривую эффективности (см. пункт 1.2). Для вызова редактора необходимо нажать кнопку на панели инструментов.

После этого следует обработать все файлы директории «GSORM» и убе-

диться, что концентрации элементов-стандартов отвечают приведенным вы-

ше условиям. Для автоматического анализа всех спектров в директории, в

которой находится обрабатываемый в данный момент файл спектра, служит кнопка на панели инструментов.

5. Анализ экологических жидких проб

Анализировать спектры экологических жидких проб можно либо каж-

дый отдельно, либо сразу все спектры в директории по описанной выше ме-

тодике. Результаты обработки спектров выводятся в текстовый файл формата

_[имя обработанного файла или директории].TXT и записывается в подди-

ректорию «RESULTS» рабочей директории программы «SIMPLE».

35

6. Результаты обработки спектров

Ниже приведены результаты обработки спектров четырех стандартных образцов ГСОРМ, а на рисунках 23-24 –примеры рентгеновских спектров стандартного образца и жидкой пробы.

Рис. 23. Рентгеновский спектр стандартного образца ГСОРМ

(Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Sr 10-4 %)

Рис. 24. Пример спектра исследуемой пробы

36

ЗА Д А Н И Е

1.Загрузить программу «SIMPLE.exe» и ознакомиться и ее работой.

2.Провести обработку 4 спектров стандартных образцов из директории

GSORM и 16 спектров жидких геоэкологических проб (по указанию препода-

вателя).

3. Представить результаты обработки в программе EXELL.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Энергетическая калибровка. Как проводится калибровка в программе «

SIMPLE»?

2.Эффективность регистрации. Объясните форму кривой эффективности для ППД.

3.Назовите основные этапы обработки рентгеновских спектров жидких об-

разцов.

37

ГЛАВА 2.ОСНОВЫ МЕТОДА МОНТЕКАРЛО

Методом Монте-Карло (ММК) называется метод решения математиче-

ских задач с помощью моделирования случайных величин. Датой рождения ММК считается 1949 год. Авторы метода американские ученые Дж. Нейман и Э. Ферми. Особенное развитие ММК получил в связи с появлением и ши-

роким внедрением ЭВМ, позволяющих эффективно моделировать случайные величины.

К достоинствам ММК относятся:

1.Простота вычислительного алгоритма, что позволяет решать задачи, часто недоступные для классических численных методов;

2.ММК позволяет моделировать любой процесс, на протекание которого влияют случайные факторы (например, прохождение нейтронов или гамма квантов через вещество)

Благодаря своим достоинствам ММК получил широкое применение в ядерной геофизике, например, при интерпретации данных нейтронного и гамма каротажа.

2.1.Моделирование случайных величин

Случайной величиной называется величина, которая в результате опыта принимает различные значения.

Случайная величина называется дискретной, если она может дискрет-

ное множество значений.

Дискретная случайная величина может быть задана с помощью табли-

	цы	x1 x2..... xn	, где х1 , х2 …. хn возможные значения случайной величи-
		p1 p2..... pn
	ны, P1, P2, …..Pn		соответствующие им вероятности.

38

Математическим ожиданием дискретной случайной величины назы-

n

вается число М = xi pi . Если мы будем наблюдать случайную величину

1

много раз, то среднее арифметическое из этих значений будет близко к М Дисперсией дискретной случайной величины называется число

D = M ( -M )2

Дисперсия характеризует разброс случайной величины вокруг средне-

го значения.

Случайная величина называется непрерывной, если она может при-

нимать значения из некоторого интервала (a, b). Непрерывная случайная ве-

личина задается с помощью функции р(х)>0, которая называется плотностью

вероятности случайной величины .

Математическим ожиданием непрерывной случайной величины

	b
называется число М	= xp(x)dx
	a
Дисперсией	непрерывной случайной величины называется число
	b
	D = (x M )2 p(x)dx
	a

При решении задач ММК приходится моделировать случайные величи-

ны с различными законами распределения. В теории метода доказывается,

что для того, чтобы вычислять значения таких величин, достаточно уметь на-

ходить значения какой-либо одной (стандартной) величины, так как всегда можно подобрать такую функцию от этой величины, которая имеет требуе-

мый закон распределения. В качестве стандартной выбирают случайную ве-

личину равномерно распределенную в интервале (0, 1).

Cлучайная величина называется равномерно распределенной в интер-

вале (0, 1), если еѐ плотность распределения имеет вид:

39

	0	x 0		1				1			2
					1					1			1
	p(x) 1	0<x<1 ;	М	xdx		;	D	x			dx			;
					2				2			12
	0	x>1		0				0
	Основная	идея, заложенная в ММК – сведение							задачи к расчету мате-

матических ожиданий. Например, чтобы приближѐнно вычислить некоторую

величину Х надо придумать такую случайную величину							, чтобы М	=Х
	Тогда, вычислив N известных значений величины						, можно считать,
				....
		1	2		n				D
что	X					. Ошибка вычислений пропорциональна величине				,
			N						N

где D некоторая - константа. Отсюда следует, что для того чтобы уменьшить ошибку вычислений, например в 10, раз необходимо увеличить число испы-

таний (объѐм вычислений) в 100 раз. Отметим, что одну и ту же задачу мож-

но решать различными вариантами ММК, которым отвечают различные зна-

чения В. Во многих случаях удается значительно увеличить точность, выбрав способ расчета, которому соответствует меньшее значение В.

2.2. Получение случайных чисел на ЭВМ

Различают три способа получения на ЭВМ случайных чисел: таблицы случайных чисел, генераторы случайных чисел и метод псевдослучайных чи-

сел.

Таблицы случайных чисел. Предположим, что мы осуществили N независи-

мых опытов, в результате которых получили N cслучайных чисел (цифр). Та-

кие числа можно получить, например, с помощью электронной рулетки. За-

писав эти цифры в порядке возрастания, и объединив их в группы, получим таблицу случайных цифр. Ниже приведена строка таблицы случайных цифр объединѐнных в группы по две.

84

75

45

67

04

38

13

26

42

98

40