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X荧光分析仪的应用及技术原理

2020.7.13

  X荧光光谱仪(XRF)由激发源(X射线管)和探测系统构成。X射线管产生入射X射线(一次X射线),激发被测样品,产生X荧光(二次X射线),探测器对X荧光进行检测。

  一、XRF在物质成分分析上的应用

  XRF应用主要取决于仪器技术和理论方法的发展。X射线荧光分析仪器有三种主要类型:实验室用的、采用各种不同激发源的荧光X射线光谱仪和非色散的荧光分析仪;小型便携式的X射线荧光分析仪;工业上的专门仪器如多光路的X射线量子仪等。这些仪器和方法分别在工业上如冶金、地质、化工、机械、石油等,农业上,医药卫生和科研如物理、化学、生物、滴血、天文学等获得了广泛应用。分析范围包含了元素周期表中绝大部分元素,超铀元素也有人利用此法进行测定,分析灵敏度随仪器条件及分析对象和待测元素而异。新型仪器检出限一般达10-5~10-6克/克,某些可以达到10-7~10-9克/克。至于常量分析,由于现代仪器的高度稳定性,X射线荧光分析法的准确度已可与经典的化学分析法相媲美。即便对不久前才开展起来的轻元素分析,也是如此此外由于现代仪器的高度自动化,此法还特别适合于工业上作炉前分析或工艺流程的控制分析,比较先进的工业国家已经在工矿企业里普遍使用,成为一种很有地位的常规分析手段。

  以上所述,只是X射线荧光分析法在元素分析上的部分应用。当然,这些应用是非常重要的。也可以说,是它在二、三十年中能够得到飞速发展的关键。除此之外,它可有效地用于测定薄膜的厚度和组成,例如在冶金工业上测定镀层或金属薄片的厚度,在涂料工艺上测定涂层的厚度以及在其它工业部门中用于金属腐蚀、感光材料、磁性录音带和光量子放大器等以测定其薄膜厚度和组成,它也可以用在动态的分析上,连续测定某一体系在它的物理化学作用过程中组成变化的情况。例如,由于相变产生的金属间的扩散,固体从溶液中沉淀的速度,固体在固体中扩散和固体在液体中溶解的速度,溶液混合的速度以及表面腐蚀的速度等等。

  二、技术原理

  受激发的样品中的每一种元素会放射出二次X射线,并且不同的元素所放射出的二次X射线具有特定的能量特性或波长特性。探测系统测量这些放射出来的二次X射线的能量及数量。然后,仪器软件将探测系统所收集到的信息转换成样品中各种元素的种类及含量。

  元素的原子受到高能辐射激发而引起内层电子的跃迁,同时发射出具有一定特殊性波长的X射线,根据莫斯莱定律,荧光X射线的波长λ与元素的原子序数Z有关,其数学关系如下:

  λ=K(Z− s) −2

  式中K和S是常数。

  而根据量子理论,X射线可以看成由一种量子或光子组成的粒子流,每个光具有的能量为:

  E=hν=h C/λ

  式中,E为X射线光子的能量,单位为keV;h为普朗克常数;ν为光波的频率;C为光速。

  因此,只要测出荧光X射线的波长或者能量,就可以知道元素的种类,这就是荧光X射线定性分析的基础。此外,荧光X射线的强度与相应元素的含量有一定的关系,据此,可以进行元素定量分析

  文章链接:仪器设备网 https://www.instrumentsinfo.com/technology/show-3762.html


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