[发明专利]一种基于聚类分析的铀矿石产地分类方法

说明书

本发明公开了一种基于聚类分析的铀矿石产地分类方法。包括以下步骤：(1)采集铀矿石样品，进行预处理，得到铀矿石样品溶液；(2)采用电感耦合等离子体质谱仪测量铀矿石样品中稀土元素含量；(3)采用热表面电离质谱仪对铀矿石样品中的Ce同位素比值进行分析；(4)以上述稀土元素含量与Ce同位素比值作为输入量进行聚类分析，根据计算结果，对铀矿石样品按照产地进行分类。本发明提供的方法简单、实用，在铀矿石的分类及地理溯源研究中具有广泛应用前景。

技术领域

本发明涉及矿石分类技术领域，具体涉及一种基于聚类分析的铀矿石产地分类方法。

背景技术

近年来，随着伦敦地铁爆炸事件、法国尼斯爆炸事件等恐怖事件的接连发生，恐怖组织的破坏活动日益猖獗，核恐怖活动也成为当今国际社会安全稳定面临的潜在重要威胁。有证据表明部分恐怖分子正尝试通过各种途径非法获取核装置或核材料扩散装置，一旦得逞，必将对城市设施造成巨大的破坏，同时给普通民众心理带来极度恐慌，后果不堪设想。

基于以上原因，一门涉及多学科的综合学科——核取证学应运而生。核取证学的目的是尽可能多的提供截获核材料的特征量和过程历史信息，为追溯该材料的产地来源、生产工艺和运输途径提供证据，为追究非法拥有核材料和放射性材料的责任者进行举证提供技术支持。其中，对核材料地理来源的溯源分析是核取证研究的重点，铀矿石作为核材料的基础原料成为核取证研究的重要分析对象。

核取证研究中，能够提供准确、可靠地理溯源信息的特征指纹通常被称为地域指示剂。目前，传统的铀矿石溯源分析方法主要采用微量元素含量、或稳定同位素组成作为地域指示剂进行研究，然而，如果单独将稳定同位素组成作为地域指示剂，存在包含信息极其有限、准确率低的缺点；如果单独将微量元素作为地域指示剂，该方法通常通过比较微量元素的分布曲线进行地理溯源，由于元素种类众多、含量相差很大，采用该方法难以直接对其进行地理溯源研究，主观性较强，难以量化，且误差较大。此外，由于微量元素中稀土元素的化学性质较为接近，相关系数较大，即包含的信息相互之间重合较多，导致传统的将稀土元素作为地域指示剂进行核材料溯源分析的方法存在计算量较大，分析效率低的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种有效且准确率高的基于聚类分析的铀矿石产地分类方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下所述：

一种基于聚类分析的铀矿石产地分类方法，其特点是，该方法包括以下步骤：

(1)采集m个铀矿石样品，进行预处理，得到各铀矿石样品溶液；

(2)采用电感耦合等离子体质谱仪分别测量m个铀矿石样品中稀土元素含量；

(3)采用热表面电离质谱仪分别测量m个铀矿石样品中的Ce同位素比值；

(4)根据各铀矿石样品的稀土元素含量与Ce同位素比值，进行聚类分析，将铀矿石样品按照产地来源进行分类；其中，步骤(4)具体包括：

步骤(4.1)以14种稀土元素含量与Ce同位素比值作为聚类分析输入量，按照预先定义的距离计算方法计算得到各铀矿石样品两两之间的距离，并做无量纲化处理；

步骤(4.2)把两两样品之间距离的最大值按某一比例换算为相应的相对距离，其余样品之间距离均按该比例换算成相应的相对距离；

步骤(4.3)根据换算后的各样品间相对距离，用线条连接相邻样品，绘制分类树状图；

步骤(4.4)根据所需分类数，确定分类距离，并对铀矿石样品进行产地分类。

进一步，所述的步骤(4.1)中，所述的预先定义的距离计算方法为平方Euclidean距离法；

进一步，所述的步骤(4.2)中，所述的两两样品之间距离的最大值对应的相对距离设为25；