能量色散X射线荧光（EDXRF）光谱技术是一种非破坏性、快速的多元素分析方法，可用于测定各种材料中的主量和痕量元素，包括液体、粉末、金属、聚合物、浆料、涂层以及复合体系。由于其对样品预处理的要求极低，且具备同时检测多种元素的能力，EDXRF已被广泛应用于环境分析、材料科学、地质学、核应用以及工业质量控制领域。
尽管EDXRF具有很强的通用性，但其测量结果仍会受到颗粒尺寸效应、不均匀性、表面粗糙度、填充密度以及吸收增强相互作用等与基质相关的因素影响（Carvalho等人，2020）。这些因素会显著扭曲测得的荧光强度，进而影响定量分析的准确性。为减轻这类基质相关影响，人们基于特征X射线强度和散射辐射开发了一系列标准化策略（Bertin，1975）。
在这些策略中，基于强度比的方法——尤其是那些利用瑞利散射与康普顿散射强度比或特征X射线强度与散射强度比的方法——已被证明与有效原子序数（Zeff）及分析物浓度之间存在较强相关性。利用散射强度比确定化合物和混合物中的有效原子序数的方法已有大量研究报道（Duvauchelle等人，1999；Cesareo等人，2001；Hodoroaba和Rackwitz，2014；Manjunath等人，2019；Mikhailov等人，2020a、2020b；Pérez等人，2024；Pessanha等人，2019；Tee等人，2024；She等人，2019；Van Gysel等人，2003）。El Abd（2014）研究了质量衰减系数与康普顿散射之间的关系，而Mennickent等人（2022）则证明了康普顿散射与瑞利散射强度比在总反射X射线荧光（TXRF）中的应用可行性。Uzuno?lu等人（2015）探讨了重金属氧化物中峰值与康普顿散射比值随浓度的变化规律，Inoue等人（2015）则提出了一种基于康普顿散射的方法，用于定量测定生石灰中的CO?含量以及灼烧损失。此外，Kataoka等人（2006）开发了一种基本参数法，结合康普顿散射和汤姆逊散射强度来估算那些无法直接测量的基质元素。
尽管在这些方法上取得了进展，但基于比值的标准化框架仍然依赖于实验构建的校准曲线。在常规应用中，必须准备与未知样品成分和密度相近的基质匹配参考标准。这一要求会带来诸多实际和放射性方面的限制，尤其是在那些放射性强、危险性高、毒性大或成分不稳定的系统中，往往难以获得或制备合格的参考标准。因此，即便是一些基于散射的较为稳健的方法，也因其依赖合适的实验校准标准而受到限制。
近年来，有许多研究通过结合实验方法和蒙特卡洛模拟方法，探讨多组分和复合体系中的光子与物质相互作用以及辐射衰减现象。例如，Mansor等人（2024）利用伽马射线光谱分析并结合模拟技术，研究了环境介质中的天然放射性核素分布情况；Ibrahim Ait Ouaggou等人（2026）则使用FLUKA软件评估了纳米添加剂对高强度混凝土辐射屏蔽性能的影响。Mahmoud等人（2024a、2024b；El-Samrah等人，2024）也通过详细的传输建模和实验技术，研究了复合材料中的辐射屏蔽效果以及光子相互作用行为。此外，Allam等人（2025）运用蒙特卡洛代码量化了工程材料中的能量依赖型衰减行为，而那些具有特定光子相互作用特性的复合材料则通过实验测量和计算模型进行了表征（Al-Ghamdi等人，2024）。虽然这些研究展示了基于物理原理的模拟方法在描述辐射相互作用和材料衰减方面的持续发展，但将这类蒙特卡洛框架作为EDXRF标准化的主要校准手段，目前还几乎未被探索过。
正因如此，蒙特卡洛模拟技术作为一种克服辐射物理学实验局限性的方法，受到了广泛关注。尽管计算成本不断增加，蒙特卡洛方法仍被广泛应用于探测器建模和高能光谱学领域（Ródenas等人，2000；Chu等人，2021）。MCNP是一款成熟的辐射传输代码，能够高精度地模拟光子与中子与物质的相互作用（Werner，2017）。在EDXRF研究中，蒙特卡洛模拟主要用于探测器效率建模、光谱反卷积以及验证通过实验获得的校准曲线（Ródenas等人，2000；Bottaini等人，2019；Marchais等人，2018；White，2012）。最近，Toker等人（2021）证明了通过MCNP模拟利用瑞利散射与康普顿散射强度比来确定有效原子序数的可行性，而Ak?al?等人（2021）则研究了在基于MCNP 6.2的建模中探测器效率的影响。然而，在这些已报道的应用中，蒙特卡洛模拟主要还是作为实验已建立校准框架中的辅助或验证工具。校准体系本质上仍属于经验性范畴，模拟结果只是用于验证或解释实验数据，而非用于构建校准体系本身。
本研究的主要创新之处在于，将MCNP正式确立为一个虚拟参考标准平台，在该平台上，有效原子序数和分析物浓度的校准曲线可以直接在受控的几何和光谱条件下，基于第一性原理的光子传输物理规律来生成。在这一框架下，包括吸收增强耦合、密度变化、自衰减以及成分不均匀性在内的各种基质相关效应，都被直接纳入蒙特卡洛模型的随机传输公式中，而非通过实验标准化方式进行经验性修正。通过将MCNP从一种以验证为目的的模拟工具转变为主要的校准基础设施，所提出的方法提供了一种基于物理原理、可重复且不受实验干扰的标准化策略。这种方法论上的重构是本研究的核心贡献，对于那些传统参考材料有限或难以获取的放射性及危险系统而言，更具优势。
在本研究中，研究人员开发了一种结合实验方法与蒙特卡洛模拟的方法，用于对EDXRF系统进行定性和定量分析。在定性分析中，通过用纤维素稀释醋酸铀酰来改变复合样品的有效原子序数。在定量分析中，则制备了含有醋酸铀酰、氯化钯(II)、氯化锑(III)和氯化钡的复合基质。研究人员系统地研究了质量衰减系数、有效原子序数、铀浓度以及特征L线强度、相干散射峰和康普顿散射峰强度之间的关联关系。他们构建了MCNP 6.2模型，以高精度还原实验中的几何结构，并将基于MCNP得到的校准曲线作为传统基于散射强度标准化方法的替代方案。理论比较则是利用WinXCOM数据库进行的（Gerward等人，2001）。
