本课题来源于:863计划项目“海底原位X射线探针系统的研制”和中国地质调查项目“X射线荧光测井技术研究”。主要研究了241Am和238Pu源激发Fe、Cu、Zn等样品特征X射线的蒙特卡罗方法模拟。在X射线荧光测井仪和海底X射线探针系统的设计中,样品激发源探测器之间的几何布置直接影响到特征X射线的有效激发效率和峰背比等参数。而这些参数的最佳值将影响原位X射线荧光分析的准确度和检出限。并且这些参数值的选择一般是通过大量的实验来确定的,其工作量很大,实验条件难以精确的控制;而且还必须考虑人员的辐射安全与防护问题。针对上述X射线荧光探头设计的难点问题,结合蒙特卡罗模拟技术的特点,本文建立了基于MC模拟方法的应用程序。用该程序模拟X射线在Si-PIN探测器中的沉积谱线。以面源放出的γ射线激发样品特征X射线为研究对象,分析光子从放射源出射到被探测器记录的整个输运过程,建立了蒙特卡罗随机抽样模型,自行设计了蒙特卡罗模拟软件,模拟出X光子的输运过程并显示出探测器记录到的特征X射线能谱。该程序可以调节源、探测器和样品的几何位置,并根据所编写的程序模拟不同几何条件下特征X射线特征峰的荧光计数,依此选择最佳几何条件。本项工作的主要研究内容和成果有以下几点:(1)论文在大量调研国内外资料的基础上,较系统地论述了能量色散X射线荧光分析技术的基本原理和蒙特卡罗模拟光子输运的基本方法;(2)提出了光子输运的位置、能量、角度、自由程等的随机抽样模型和光子输运过程;(3)论文结合X射线源激发Fe、Cu、Zn等样品的特征X射线能谱与峰面积计数展开MC模拟。获得了样品-源-探测器的最佳几何位置;并通过对模拟结果的理论分析,获得荧光峰面积计数和样品含量、介质厚度的关系,尤其是在不同井液厚度条件下,特征X射线峰面积的变化测井探头源-样品-探测器几何设计要求,对241Am和238Pu;(4)自行开发了MC模拟软件,该软件具有模拟谱线的功能,并得到对241Am和238Pu源激发Fe、Cu、Zn等样品的特征X射线在Si-PIN探测器中的沉积谱;(5)通过实际样品测量和模拟结果的比较,验证了模拟的可靠性和准确性。(6)结合实际需求,探测器需用在海底矿样的探测中,本文考虑了在探测器和样品之间存在水和Be窗的情况。本文使用蒙特卡罗方法模拟出的特征X射线与实际谱线对比,吻合度比较高,调节程序中相应的参数,很好的表现出了荧光计数随着参数的变化而变化的趋势,对于X荧光分析探测系统设计具有很好的理论指导作用。