本论文旨在采用理论分析、MC数值模拟等手段,开展Mn、Fe、Cu、Zn、Pb元素的激发电压、“源-样-探”几何探测装置、探测窗、水分效应等关键技术的研究,提高海底原位探测多元素分析的准确度和灵敏度,为我国海洋矿产资源勘探提供技术支撑。论文主要取得以下成果:(1)基于MC研究优化X光管激发电压。针对海底沉积物中Mn、Fe、Cu、Zn、Pb 5种元素,Mn、Fe元素在20kV时峰背比在最高峰背比的三分之二以上,Cu、Zn元素在20kV时峰背比较高,Pb元素在30kV时峰背比最高,因此Mn、Fe、Cu、Zn元素激发电压设置为20kV,Pb元素激发电压设置为30kV。(2)基于理论分析和MC模拟研究了“源-样-探”几何探测装置。根据元素归一化计数和峰背比,确定出最佳“源-样”角度为10o,“样-探”角度为20o,最佳“源-样-探”距离为9mm。(3)采用MC模拟对探测窗效应进行了研究。综合安全、工艺设计及探测窗厚度对元素特征X射线计数的影响三方面考虑,确定探测窗厚度为1.5mm;利用探测窗对射线的影响建立校正方程,校正1.5mm厚度的探测窗。结果表明,探测窗厚度校正后与无探测窗相比计数的相对误差基本上小于9%;探测窗杂质对Mn、Cu和Pb元素的干扰较小,Fe和Zn元素的干扰较大,基于探测窗有无杂质下Fe、Zn特征X射线计数关系建立校正方程。结果表明,当Fe、Zn元素含量为0.8%时,杂质校正后与无杂质相比相对误差小于4%。(4)采用MC模拟研究了水分效应的影响,以散射射线为内标建立了水分效应的校正方程。结果表明,含水率校正后的特征X射线计数与不含水时目标元素特征X射线计数相比相对误差小于10%。Mn、Fe元素水层厚度小于1mm,Cu、Zn元素水层厚度小于2mm,Pb元素水层厚度小于3mm时可有效校正,且水层校正后与无水层相比相对误差小于15%。