التحديد الكمي للبيانات Fluorescence الأشعة السينية باستخدام خرائط

التألق بالأشعة السينية القائم على السنكروترون تقنية مهمة لمراقبة الفصل العنصري وعلاقات القياس المتكافئ وسلوك التجميع في عينات من العديد من المجالات بما في ذلك علم الأحياء والكيمياء وعلوم المواد. المعلومات التي تم الحصول عليها من هذه الدراسات نوعية حتى يتم استخدام إجراءات القياس الكمي المناسبة لتحويل أعداد التألق الخام إلى كتل هوائية عنصرية. سيوضح هذا الفيديو كيفية استخدام برنامج القياس الكمي الذي أنشأه مختبر أرغون الوطني لتوليد معلومات رقمية لخرائط مضان الأشعة السينية ثنائية الأبعاد.

لاستخدام برنامج MAPS ، من الضروري أولا تنزيل برنامج IDL من الإنترنت. يمكن القيام بذلك حاليا عن طريق الانتقال إلى موقع الويب الخاص ب IDL وإنشاء حساب. بعد ذلك ، حدد حسابي ثم التنزيلات ، وسيظهر صفحة بجميع البرامج المتاحة.

قم بالتمرير لأسفل وحدد أحدث إصدار من IDL. يمكن تنزيل MAPS التالي من موقع مختبر أرغون الوطني. بعد تنزيل المجلد المضغوط واستخراجه ، يجب أن يكون هناك أربعة ملفات. مركب.

دات ، هينك. XDR ، الخرائط و xrf_library.csv. يجب نسخ الملفات الثلاثة بخلاف الخرائط ولصقها في المجلد الفرعي IDL المسمى lib.

بالنسبة لأجهزة الكمبيوتر التي تعمل بنظام Windows ، يمكن العثور على هذا على الأرجح داخل ملفات البرنامج ضمن المجلد Exelis. بشكل عام ، من الملائم تشغيل التركيب من سطح المكتب ، ولكن من الأهمية بمكان ألا يحتوي اسم المجلد والمسار على أي مسافات أو أحرف خاصة وإلا فإن MAPS سينتج خطأ عند محاولة تشغيل التركيب. إذا كان المسار إلى سطح المكتب يحتوي على مسافات، فضع المجلد في مكان آخر.

على سبيل المثال ، مباشرة داخل محرك الأقراص C. في هذا العرض التوضيحي ، سأضع مجلد التركيب وخرائط البيانات. حفظ على سطح المكتب لسهولة الوصول إليه.

داخل هذا المجلد ، ضع الملفات maps_fit_parameters_override. txt و maps_settings.txt. يتم توفير أمثلة على هذه الملفات في المستندات الداعمة.

بعد ذلك ، قم بإنشاء مجلد باسم mda والصق ملف الخريطة عالي الدقة المختار والذي سيتم استخدامه في البداية للتركيب. تتم أيضا إضافة ملفات التركيب القياسي ويجب أن تتضمن ملفا واحدا أو أربعة ملفات اعتمادا على عدد عناصر الكاشف التي يستخدمها القطاع. تشير هذه الملفات إلى المعيار.

إذا تم استخدام معيار AXO ، فيجب تسمية الملف axo_std. MCA ، وإلا إذا تم استخدام NIST أو أي معيار آخر ، فقد يتم تسميته بأي شيء ينتهي ب mca حيث سيتم تحديد هذه الملفات لاحقا. ثم بالنسبة للكاشف المكون من أربعة أرباع ، يجب تسمية الملفات القياسية و fit_parameter على هذا النحو ، بدءا من mca0 إلى mca3 و txt0 إلى txt3 وبما في ذلك ملف fit_parameters واحد ينتهي ب txt.

بعد ذلك ، تحقق من ملف إعدادات الخرائط أنه يستخدم العدد الصحيح من عناصر الكاشف. في حالة هذا التركيب ، تم استخدام عنصر كاشف واحد. مع إعداد المجلد المناسب ، افتح MAPS وقم بتغيير الدليل ليكون المجلد الذي تم إنشاؤه للتو على سطح المكتب.

ثم انقر فوق "موافق" وانتقل إلى التكوين. تحتوي نافذة التكوين على مجموعة متنوعة من الميزات التي تحدد معلمات التركيب. أولا ، حدد خط الشعاع الذي يمثل خط الشعاع المستخدم في القياسات.

إذا تم أخذ القياسات في مختبر أرغون الوطني ، فيجب أن يتوافق خط الشعاع مباشرة. بخلاف ذلك ، يتم تضمين معلومات إضافية حول الاختيار الذي يجب استخدامه في المخطوطة. بعد ذلك ، حدد ملف mda الذي سيتم استخدامه ثم اكتب الطاقة الساقطة المستخدمة للقياس.

حدد بدء المعالجة وانتظر حتى ينتهي البرنامج. بمجرد اكتماله ، انتقل إلى ملف ثم حدد الخيار الأول. افتح متوسط صورة XRF أو عنصر واحد.

يجب أن يكون البرنامج قد تم إنشاء سلسلة من المجلدات الجديدة ، لذا حدد img ويجب أن تكون الملفات المناسبة أو ملفات h5 التي تم إنشاؤها موجودة في هذا المجلد. حدد الملف المقابل للخريطة ثم قم بتغيير القائمة المنسدلة الثانية من اليسار لتكون التطبيع. في هذه الحالة ، يتم تطبيع البيانات إلى غرفة أيون المنبع أو USIC.

سيؤدي تحديد العرض ، عرض العناصر المتعددة إلى إنتاج صور لقنوات العناصر الفردية. الوحدات الآن بالميكروغرام لكل سنتيمتر مربع. لكن القيم لا تمثل بعد الكميات المجهزة.

للعمل على التركيب ، بدلا من ذلك ، يتم عرض البيانات على أنها مجموع جميع الأطياف من كل بكسل من الخريطة والتي يمكن عرضها من خلال الانتقال إلى عرض ، رسم الطيف المتكامل. انتقل بعد ذلك إلى إنشاء الإخراج ، وتصدير سلسلة الأطياف المتكاملة الخام طويلة لحفظ الصورة. أغلق النافذة وانتقل إلى الأدوات ، أداة الطيف ، طيف التحميل.

حدد موقع الملف الذي تم تصديره للتو إلى مجلد الإخراج. بشكل عام ، يعد فرز مجلد الإخراج حسب تاريخ التعديل أسرع طريقة للعثور على الملفات حيث سيقوم كل تركيب جديد بتحديث الملفات داخل المجلد. سيتم تسمية الطيف المصدر intspec متبوعا بخط الحزمة ورقم المسح ثم txt.

بمجرد فتح الطيف ، افتح ملف maps_fit_parameters_override. تحقق أولا من صحة عدد عناصر الكاشف. بعد ذلك في العناصر المطلوب احتواءها الخط ، قم بتضمين جميع العناصر المتوقع أن تكون في العينة.

لاحظ أن عناصر الخط L وعناصر الخط M تتضمن اللاحقة _L أو _M وفقا لذلك. من المعروف هنا أن النحاس موجود في العينة ولكن سيتم استبعاده لتقديم مثال على ملاءمة غير كاملة. بالتمرير لأسفل ، أدخل الطاقة الساقطة للحصول على طاقة تشتت متماسكة.

ثم في السطرين التاليين ، أدخل الحد الأقصى والحد الأدنى لنطاق الطاقة للبرنامج لاستخدامه كحدود. بشكل عام ، يكفي نطاق زائد وناقص 2 إلى زائد وناقص 5 كيلو فولت. علاوة على ذلك ، تأكد من أن الحد الأقصى والحد الأدنى للطاقة التي يجب ملاءمتها تشمل العناصر الطاقات ذات الأهمية.

بالإضافة إلى ذلك ، تحقق من أن عنصر كاشف الخط يحتوي على الرقم الصحيح ليتوافق مع كاشف الجرمانيوم أو السيليكون. في الجزء السفلي من الملف ، توجد القدرة على تغيير أسماء قنوات الكاشف المستخدمة في التركيب. مزيد من المعلومات حول كيفية تغييرها موصوفة بمزيد من التفصيل في المخطوطة.

بعد إجراء التغييرات، احفظ المستند. ثم حدد التحليل ، وتناسب الطيف ، وستظهر نافذة. في الجزء العلوي ، يمكن تعيين نطاق الطاقة للملاءمة بالإضافة إلى عدد التكرارات المستخدمة للتركيب.

بعد تغيير النطاق ، حدد ثالث الأزرار الأربعة في الأسفل وسيقوم البرنامج بتشغيله. من نافذة أداة المواصفات ، توجد سلسلة من القوائم المنسدلة التي تسمح بتصور المنحنيات المختلفة. في القوائم المنسدلة ، اضبط واحدا على التركيب والتحديدات المتبقية على لا شيء.

في أسفل اليسار ، يتيح تحديد إضافة عنصر للمستخدم البحث عبر الطيف عن القمم المفقودة. باستخدام علامة الجمع والنقر عليها ، يبدو كما لو أن الذروة المفقودة من الملاءمة هي قمة K alpha one النحاسية. بالنسبة لبعض القمم ، خاصة على يسار الصورة ، يبدو أن الملاءمة تتضمن العناصر الصحيحة ولكن الخطوط لا تزال بعيدة جدا في الكثافة المناسبة عن شدة الطيف.

يمكن تحسين ذلك عن طريق زيادة عدد التكرارات. عادة ما يكون 50 على الأقل كافيا لإحداث فرق ملحوظ. بالعودة الآن إلى ملف fit_parameters ، وإضافة النحاس ، والحفظ ، ثم إعادة تشغيل الملاءمة ، يظهر أن الذروة أصبحت الآن مناسبة تماما.

بعد البحث عن جميع العناصر المفقودة المتبقية ، يبدو الملاءمة جيدا. في بعض الحالات ، لا تزال هناك بعض القمم التي لا تتطابق مع الخطوط بشكل مثالي. على سبيل المثال ، تقع القمتان على أربعة كيلو فولت والتي تتوافق مع خطوط الإنديوم Lg1 من خلال Lg4 يبدو أن العنصر الصحيح مناسب ، لكن التركيب يقدر شدة الذروة أعلى مما تم إنتاجه بالفعل من القياس.

يحدث هذا الموقف بشكل متكرر لعناصر الخط L. نظرا لأن عناصر خط K قد جدولة نسب شدة الذروة في الأدبيات ، بينما بدلا من ذلك ، فإن نسب ارتفاعات الذروة لخطوط L تعتمد بشكل أكبر على الطاقة الساقطة. لتحسين ملاءمة هذه الخطوط ، يجب أولا عمل سطر في ملف fit_parameters لتعديل العائلة المتفرعة.

تشير هذه الأرقام إلى الشدة النسبية مقارنة بأدبيات عائلات L1 و L2 و L3 التي تظهر على أنها خطوط صفراء ووردية وزرقاء في أداة المواصفات. غالبا ما تظل هذه الأرقام كآحاد أو مساوية لقيم الأدبيات. بدلا من ذلك ، سيتم تغيير النسبة لكل سطر على حدة.

قبل تعديل نسبة التفرع للإنديوم ، لاحظ أن نسب التفرع لخطوط جاما L مضبوطة على واحد. من خلال النظر إلى الطيف المتكامل ، من الواضح أن قيمة الأدبيات عالية جدا. بتقدير النسبة المئوية للفرق بين الخطين الأخضر والأبيض لكل طاقة ، ثم تغيير نسبة التفرع ، وحفظ التركيب وإعادة تشغيله ، هناك تحسن ملحوظ في ملاءمة الخط الأخضر لخط الطيف الأبيض.

في كثير من الأحيان ، تستغرق هذه العملية بضع محاولات ولكن من الضروري ضمان دقة التركيب. بعد تحديد fit_parameters التي تنتج أفضل ملاءمة ممكنة ، قم بتشغيل التركيب مرة أخرى عند 10 أو 50 كيلو تكرار. يتم ذلك لأن كل ملاءمة تقوم بتحديث متوسط ملف maps_fit_parameters_override الناتج والذي سيكون الملف الذي يتم تنفيذه بالفعل للتركيب.

بمجرد اكتمال الملاءمة النهائية ، أغلق نافذة أداة المواصفات. ثم أضف _input إلى ملف maps_fit_parameters وأعد تسمية متوسط الملف الناتج لقراءة maps_fit_parameters_override.txt. بعد اكتمال ذلك، ارجع إلى نافذة التكوين وحدد خط الحزم.

ثم تحقق من استخدام التركيب وانسخ والصق جميع ملفات mda لتكون مناسبة في مجلد mda. باستخدام ملفات mda المحددة ، انتقل إلى جميع الملفات لتكون مناسبة وقم بتمييزها. سيتم إدخال طاقة الحادث بالفعل من عملية التركيب.

على يمين النافذة ، باستخدام رمزي الجمع والطرح ، انقر فوق المربعات الخاصة بالعناصر المضمنة في ملف fit_parameters وحدد ذلك. بعض العناصر غير مدرجة في هذا المربع. على سبيل المثال ، الإنديوم ليس كذلك.

لتضمين الإنديوم ، ضع علامة على مربع لأي من العناصر الأخرى غير المناسبة. ثم في فئة اسم عائد الاستثمار، قم بتغيير الاسم إلى اسم العنصر المطلوب. بعد ذلك باستخدام أي قاعدة بيانات مضان على سبيل المثال تطبيق Hephaestus ، ابحث عن الطاقة لخط الطاقة الرئيسي.

في هذه الحالة ، الإنديوم L ألفا واحد. استمر في التمرير عبر العناصر حتى النهاية مع تحديد S_I و S_E و S_A و TFY والخلفية. في الجزء العلوي الأيسر، حدد الإعدادات اليمنى لتكوين الملف لحفظ إعدادات التركيب للاستخدام في المستقبل.

في هذا الوقت ، إذا كان سيتم استخدام معيار NIST للتركيب ، فحدد الزر المقابل للرقم القياسي NIST إما NBS 1832 أو 1833. ثم حدد اسم الملف للمعيار من المجلد الأصل. بعد ذلك ، يكون التركيب جاهزا.

لذا حدد بدء المعالجة للبدء. بمجرد اكتمال التركيبات ، يمكن تصورها كما كان من قبل من خلال الانتقال إلى ملف أو فتح صورة XRF أو عنصر متوسط أو عنصر واحد. ثم للعرض ، عرض متعدد العناصر.

باستخدام كاشفات العناصر المحددة في أسفل اليمين ، من الممكن تغيير القنوات التي يتم تحليلها. من هذا ، يتم عرض القيم العددية بالميكروغرام لكل سنتيمتر مربع بترتيب ما هو متوقع للعينة. يتم الاشتراك في الحساب المستخدم لتقدير القيم المتوقعة في المخطوطة.

على سبيل المثال ، تظهر هنا البيانات الكمية لغالبية عناصر الخلية الشمسية sig والنحاس والإنديوم والغاليوم. نظرا للطاقة الساقطة المستخدمة ، لم يكن القياس حساسا أو قادرا على اكتشاف ذروة السيلينيوم. لذلك تم استبعادها.

من هذه البيانات ، أصبح من الممكن الآن ربط توزيع العناصر المختلفة داخل العينة ببعضها البعض واستخلاص استنتاجات حول كيفية توزيع الكاتيونات المختلفة للخلية الشمسية sig داخل الجهاز ودرجة عدم التجانس التي تظهرها. يمكن أيضا عرض الطيف المناسب لكل خريطة مناسبة مرة أخرى من خلال الانتقال إلى عرض الطيف المتكامل للتخطيط. هنا يجب أن يكون المرء قادرا على رؤية طيف البيانات باللون الأبيض والملاءمة في اللون.

يمكن استخدام هذا للتحقق من ملاءمة جميع ملفات البيانات فقط للتأكد من أن العملية قد تم تطبيقها بشكل صحيح على كل خريطة. أخيرا لتصدير البيانات ، انتقل إلى إنشاء الإخراج وتحديد التصدير ، وقم بإنشاء ملفات ASCII مدمجة للخرائط. سيؤدي هذا إلى إنشاء ملف Excel يحتوي على بيانات التألق الكمية لجميع العناصر التي يتم عرضها.

لتغيير العناصر أو إضافتها، استخدم الخيار تحديد كاشفات العناصر. يمكن بعد ذلك العثور على البيانات في مجلد الإخراج. شرح هذا الفيديو خطوة بخطوة كيفية استخدام برنامج التركيب MAPS الذي أنشأه مختبر Argonne الوطني لقياس بيانات مضان الأشعة السينية.

في حين أن الإجراء مفيد جدا لمجموعة متنوعة من المواقف ، إلا أن هناك العديد من سيناريوهات الحالات الخاصة والتحديات التي تتطلب مزيدا من الاهتمام. يتم وصف هذه بمزيد من التفصيل أدناه ويتم إجراء تحسينات مستمرة لزيادة النهوض بدقة تركيب أطياف مضان الأشعة السينية. ومع ذلك ، فإن قدرة البرامج على تحويل خرائط التألق ثنائية الأبعاد النوعية عالية الدقة إلى كميات عنصرية كمية محلوبة مكانيا توفر زيادة كبيرة في المعلومات التي يمكن الحصول عليها من هذه القياسات.

نأمل أن يكون هذا العرض مفيدا في فهم عملية تحديد بيانات الفحص المجهري الفلوري بالأشعة السينية بشكل أفضل. شكرا للمشاهدة.