基于edxrs方法检测毒品和水中重金属离子的实验研究

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1、中国科学技术大学博士学位论又基于EDXRS方法检测毒品和水中重金属离子的实验研究作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：张芳无机化学刘锦淮研究员李民强研究员二。一三年四月UniversityofScienceandTechnologyofchIna，l燃嬲Adissertationfordoctor’S蘸昴酽中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：

2、；厶鸶签字目期：加，多．Z．2中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。西公开口保密(——年)作者签名：至墨墨导师签名：签字日期：雄摘要本论文一方面是在模拟复杂背景环境下，研究用常规X射线源

3、对人体内隐藏的海洛因和冰毒等毒品进行能量色散X射线散射安全探测方法的可行性，另一方面研究了能量色散X射线散射在水中重金属和液体易制毒化学品的探测研究识别的应用，并提出了研究分析的方法，主要研究内容如下：1．海洛因为例，利用能量色散x射线散射(EDXRS)仪对模拟人体内的海洛因在不同角度下进行无损检测，利用相干函数法对探测到的图谱进行分析研究。结果表明，海洛因是结晶程度不高的多晶粉末，实际测试的肌肤包裹海洛因数据，由于肌肤散射的影响，很难直接识别被测样品的性质，通过相干函数分析计算，寻找低频和高频信号的特征峰的分布情况，能准确识别特定物质种类和被包裹的物质。在实际

4、检测时，可以先用相干函数筛选符合特征的信号，然后在根据传统的寻找目标物质特征峰的方法再次筛选，这样既保证了计算的效率，同时又保证了准确性和可靠性，而且可以通过开发相应的程序自动识别。2．为了快速、准确识别模拟肌肤包裹下的冰毒和海洛因样品，利用能量色散X射线散射(EDXRS)原理，在不同角度下分别对冰毒、海洛因、肌肤、肌肤包裹海洛因以及肌肤包裹冰毒进行探测、采集数据。一方面，提出度量肌肤包裹毒品的能量色散X射线散射测试数据与纯毒品标准谱之间相似程度的指标和计算方法，另一方面，提出扣除各种背底的方法和步骤，并将其应用于肌肤包裹的毒品的测试数据解析，从而对被检测样品进

5、行定性的判定。结果表明：本文提出的度量EDXRS测试数据与标准谱之间相似程度的指标、计算方法和扣除各种背底的方法和步骤，能够很好的应用于冰毒、海洛因的测试数据解析，可以对模拟肌肤干扰下的冰毒和海洛因进行识别。3。利用能量色散X射线散射实验平台对水中的重金属离子镉、汞、砷和铅进行检测分析的研究工作，根据光谱中的荧光峰出现的位置对溶液中含有的重金属元素进行定性分析。结果表明，该检测技术可以对水中浓度较高的重金属离子的种类进行识别。另外提出了利用该检测技术对低浓度重金属水溶液进行探测识别的分析方法。4．利用自组装的EDXRS液体检测平台装置，在管压40kV、管流20m

6、A条件下，对常见的八种液体易制毒物质(甲醛、硫酸、吡啶、三氯甲烷、双氧水、乙醚、盐酸和乙酰丙酮等)和蒸馏水进行了能量色散X射线散射实验。固定散射角0照射样品，照射时间5min，所有的样品在室温条件平行测量8次，测试角摘要度分别为3。、4。、5。，用具有能量分辨的高纯锗探测器采集液体样品的散射图谱，得到了上述九种液体物质的EDXRS图谱，并对探测到的图谱进行了分析讨论。结果表明，当测试条件时，每种液体物质都具有不同的能量色散X射线散射图谱，彼此的峰位、峰形以及峰强也各不同。其中的三氯甲烷对X射线的吸收最强，所以其峰强最弱。同时液体密度和物质内化学结构(键能)会影响

7、光子的散射和吸收效应，影响峰位和峰强的变化。因此，不同的液体化合物在同样的探测条件下显示出了各自的Z射线弥散特征曲线。液体物质的EDXRS弥散图谱的峰形与主峰峰位可以作为液体识别的主要特征信息，当主峰峰位比较接近时，可以用散射强度作为辅助特征指标，当峰形、峰位和峰强都接近时，本研究采用了主成分分析法(principalcomponentanalysis，PCA)来对采集到的数据进行处理分析，利用该方法从直观上可以很容易地将X射线散射谱中十分相近的液体物质区分开，可以对液体物质进行进一步的分类识别，预示着EDXRS方法有可能作为非接触式无损检测与识别隐藏液体物质的

8、有效方法和手段之一。关键