X射線熒光光譜儀計(jì)算機(jī)和軟件升級(jí)改造

1、SRS300 X射線熒光光譜儀計(jì)算機(jī)和軟件升級(jí)改造李華昌，付紅梅，周 杰，方明渭（北京礦冶研究總院，北京，100044）摘 要 本文介紹了SRS300 X射線熒光光譜儀計(jì)算機(jī)硬件和軟件升級(jí)改造情況，通過改造使一臺(tái)癱瘓多年的價(jià)值一百多萬元的老儀器又恢復(fù)正常使用，并在原有基礎(chǔ)上增加了半定量分析功能，用于鋁土礦、高冰鎳、鋯英石等樣品的定性、半定量、定量分析，結(jié)果準(zhǔn)確，測定速度快。軟硬件具有多任務(wù)功能，操作靈活、簡便、可靠性好。 我國在80年代曾從國外引進(jìn)過一批先進(jìn)的分析儀器設(shè)備，這些儀器設(shè)備的引進(jìn)為推動(dòng)我國的技術(shù)進(jìn)步、在科研和生產(chǎn)中發(fā)揮了十分重要的作用，但這些儀器設(shè)備已服役十多年，儀器故障日漸頻繁，

2、維修和維護(hù)費(fèi)用高，這些故障主要來自于計(jì)算機(jī)控制部分，經(jīng)常由于計(jì)算機(jī)故障從而導(dǎo)致整臺(tái)儀器處于癱瘓狀態(tài)，而就儀器設(shè)備本身而言，其測量系統(tǒng)和測量精度還是比較先進(jìn)的，只要將計(jì)算機(jī)和軟件進(jìn)行更新，仍然是比較先進(jìn)的儀器設(shè)備。另一方面，從儀器和計(jì)算機(jī)軟硬件發(fā)展來看，現(xiàn)在計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展很快，運(yùn)行速度快、故障率低、儲(chǔ)存容量大，原來儀器所配計(jì)算機(jī)體積大、運(yùn)行速度慢、儲(chǔ)存容量小，有的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存還采用紙帶方式，好一點(diǎn)的所用的磁盤也是體積大、儲(chǔ)存容量小；從軟件的角度，原有軟件操作繁瑣、靈活性差，現(xiàn)在的軟件操作靈活、方便?？傊械挠?jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)在某種程度上制約了儀器設(shè)備性能的充分發(fā)揮，另一方面由于老的計(jì)算機(jī)硬件故障所

3、造成的儀器設(shè)備不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的現(xiàn)狀，因此，對(duì)老儀器計(jì)算機(jī)軟硬件進(jìn)行更新已成為十分迫切的要求和普遍存在的問題。我院原有一臺(tái)從德國進(jìn)口的SRS300 XRF儀，自九十年代后，計(jì)算機(jī)故障頻繁，而且維修越來越困難，整臺(tái)設(shè)備有相當(dāng)長一段時(shí)期無法開機(jī)運(yùn)行，基于此，我們從德國西門子公司引進(jìn)了新的軟件，并配置了486計(jì)算機(jī)，對(duì)硬件接口進(jìn)行了改造，從而使這臺(tái)癱瘓多年的儀器又重新恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。1硬件部分11 對(duì)計(jì)算機(jī)要求軟件設(shè)計(jì)在100%兼容AT或IBM PS/2機(jī)上運(yùn)行，要求的計(jì)算機(jī)處理器為80286、80386或80486的Intel處理器，并帶Intel協(xié)處理器，至少640K RAM，一個(gè)并行和一個(gè)串行適配器

4、，一個(gè)硬盤，一個(gè)高容量軟驅(qū)。協(xié)處理器為80287或80387，一個(gè)彩顯卡（256KB EGA或VGA），一個(gè)彩色顯示器，最好帶鼠標(biāo)。12 與XRF300儀硬件接口必須有一塊多任務(wù)接口板（MPA），該板由西門子公司提供。MPA 板適合于AT 兼容機(jī)，計(jì)算機(jī)應(yīng)為MPA 板提供一個(gè)硬件插口以供安裝。13 打印機(jī)推薦使用HP 彩色噴墨打印機(jī)，因?yàn)樗膱D形質(zhì)量好、文本質(zhì)量性能價(jià)格比適中；HP、激光打印機(jī)支持高質(zhì)量黑白文本打?。籋P500、500C、550C噴墨打印機(jī)也可使用。任何能于計(jì)算機(jī)相聯(lián)的打印機(jī)都適合本軟件的文本打印。14 實(shí)際配置根據(jù)上述要求，在實(shí)際改造過程中，我們配置了IBM486-66計(jì)算機(jī)

5、，打印機(jī)為HP-600C，并從西門子公司購進(jìn)了MPA接口板。硬件連接如圖1所示：圖1 硬件連接圖注： 1VGA彩顯卡（也可是兼容的EGA卡）；2-P并行口；2-S串行口；3-MMPA板主通訊口；3-AMPA板輔助通訊口。2軟件部分21 軟件操作環(huán)境 該軟件包設(shè)計(jì)在MS-DOS環(huán)境下運(yùn)行，與DOS3.X5.X兼容，為菜單操作方式。22 軟件功能Spctra3000軟件是由基本軟件和其它選件組成?；拒浖蓤?zhí)行儀器基本控制與定性定量分析；日常操作與控制，包括控制并顯示儀器狀態(tài)、系統(tǒng)參數(shù)、診斷信息等；調(diào)節(jié)功能，包括顯示掃描與脈沖高度分布，優(yōu)化并生成測量條件等。定性分析，包括步進(jìn)或連續(xù)掃描范圍可達(dá)32

6、個(gè)，峰搜尋，測量與影響元素自動(dòng)識(shí)別，背景扣除與譜線平滑等，打印掃描圖形并在每個(gè)峰位上標(biāo)明可能元素，圖形顯示時(shí)可做局部放大。定量分析，包括譜線強(qiáng)度校正、重疊譜線校正、基體校正、背景校正、漂移校正，識(shí)別與跳讀相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，多達(dá)64個(gè)組分的分析程序的編輯，圖形顯示掃描、測量與校正結(jié)果等。定量分析凈強(qiáng)度的計(jì)算包括峰-背景（Inet=Iraw-Ibac）、峰/背景（Inet=（Iraw-Ibac）/ Ibac）、峰-參考樣品（Inet=Iraw-Iref）、峰/參考樣品（Inet=Iraw/Iref）、峰/內(nèi)標(biāo)樣品（Inet=Iraw/Iint）；定量分析校正方法包括濃度模型（Ci=ai+bi*Ii*（1+

7、ij*Cj）+P（Ii）、濃度模型（Ci=ai+bi*Ii*（1+ij*Cj+ik*Ck/（1+Ci）+P（Ii）、強(qiáng)度模型（Ci=ai+bi*Ii*（1+ij*Ij）+P（Ii）、混合強(qiáng)度/濃度模型（Ci=ai+bi*Ii*（1+ij*Cj+ik*Ik）+P（Ii）、痕量組分模型（Ci=ai+Ii/（Ii/（I100i-Ii）*（1+ij）*Cj）+P（Ii）?；拒浖蓸?biāo)有SPECTRA1、SPECTRA2、SPECTRA3、SPECTRA4的四個(gè)軟盤組成，下面是相關(guān)的選件： SFP1：基本參數(shù)法1程序，圖形顯示激發(fā)與吸收光譜，標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)選擇，化學(xué)組成的自動(dòng)解析等；SFP2：基本參數(shù)法2程序

8、（使用該程序必須有SFP1程序支持）；SSQ：西門子半定量分析程序。包括重校正用參考樣5 個(gè)，分析元素個(gè)數(shù)可多達(dá)88 個(gè)，可分析元素范圍F-U(附加OVO55人造晶體)，能自動(dòng)譜線判斷、元素測量、背景計(jì)算；譜線重疊校正與基體校正；圖形顯示掃描范圍數(shù)據(jù)；靈敏度優(yōu)化；溢出自動(dòng)識(shí)別；完全未知樣品的快速觀察分析，給出半定量分析結(jié)果，可以編輯和選擇不同基體，對(duì)全分析數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化計(jì)算等。23 軟件安裝只要將基本軟件中的SPECTRA1盤（該盤同時(shí)為用戶許可證盤）插入驅(qū)動(dòng)器，并鍵入S3INSTAL，即可執(zhí)行安裝，按提示分別插入相應(yīng)軟盤，在安裝過程會(huì)顯示一些選項(xiàng)，根據(jù)儀器和所購軟件情況進(jìn)行選擇。在執(zhí)行安裝過

9、程中，自動(dòng)完成了以下操作：生成了三個(gè)目錄，一個(gè)用于軟件包，一個(gè)用于用戶數(shù)據(jù)，一個(gè)用于打印時(shí)的臨時(shí)文件；編輯了C：AUTOEXEC.BAT和C：CONFIG.SYS，原來的這兩個(gè)程序則以.BAC形式備份起來；生成了C：SMENU.MNU，C：SRS300CN.CNF。在以后的操作中，只要鍵入C：$S3就可啟動(dòng)軟件包進(jìn)行實(shí)際操作。當(dāng)然在安裝中還要對(duì)儀器有關(guān)參數(shù)包括X射線發(fā)生器、準(zhǔn)直器、探測器、分析晶體、過濾器、狹縫、打印機(jī)等的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行選擇或編輯。24 軟件操作 可以鍵入第一個(gè)大寫字母（若第一個(gè)字母相同，可同時(shí)輸入第二個(gè)甚至第三個(gè)以示區(qū)別）或使用鼠標(biāo)來從菜單中選擇一個(gè)選項(xiàng)，軟件操作具有較大的靈活性。軟件還可執(zhí)行多任務(wù)功能，在編輯好一個(gè)操作程序并執(zhí)行聯(lián)機(jī)操作后，儀器控制和數(shù)據(jù)采集可完全交給MPA板去執(zhí)行，計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行數(shù)據(jù)處理或新應(yīng)用程序的編輯等工作。在操作中，還可以從計(jì)算機(jī)屏幕實(shí)時(shí)顯示角度掃描和脈高圖形，特別適合于定量分析中譜線和測量窗口的選擇。3聯(lián)機(jī)測試結(jié)果 定量分析中以粉末壓片法測定了鋁土礦樣品中Al、Si、Fe、Ti、Ca、K，測定了鋯英石中Zr