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能量色散X射线荧光光谱仪

2018.7.07

(1)现场和原位EDXRF。

现场和原位EDXRF分为两种: ①移动式谱仪,系指可以随身携带的谱仪,用于现场分析; ②手持式谱仪, 要求整机质量小于1.5 kg,可实施原位分析。


现场EDXRF谱仪依据所用的激发源、探测器和电子学线路、谱仪的技术指标可划分为四代。第一代约在 20世纪60年代中期,由英、美两国有关单位研制的便携式放射性核素源XRF谱仪,使用平衡滤光片技术, 仅能分析单个元素,且要测定两次。第二代始于20世纪60年代末,采用多道分析器并用高斯拟合的方法进行解谱,一次可测量4个元素,20世纪80年代推岀的用小型X射线管激发、正比计数器和多道分析器商品仪器,一次可分析约20个元素;到了20世纪90年代,以电致冷半导体探测器(HgI2或Si-PIN)为主要特征的第三代谱仪,可实时进行解谱和以Sherman方程为基础的基体校正,一次可分析约30个元素。自本世纪初以来,SDD和Si-PIN探测器经不断完善,分辨率和可靠性均有所提高,并配有微型X射线发生器和微型X射线管,具有数字滤波、成型与稳谱等功能,使现场和可携式XRF谱仪在多元素分析能力、准确度和检出限、小型化等指标与第三代谱仪相比均有质的提高。


(2)高能和偏振EDXRF谱仪。

Harada等报道了实验室用的高能EDXRF光谱分析装置及应用于高原子序数元素分析的优点。2004年Nakai对高能X射线荧光光谱仪的近况和应用作了评述,他介绍了2003年PANalytical公司推出的偏振Epsilon 5 EDXRF光谱仪。该仪器在100 kV高电压、功率600 W情况下工作,使用Gd 靶或Sc-W复合靶的X射线管,为了对周期表中Na~U元素进行选择激发,配置了9个二次靶以满足测量需要。使用高纯Ge探测器,对MnKα 分辨率小于140 eV,可满足1~120 keV能量区间的X射线检测,对重元素的K系线测量效率接近100%,使 XRF分析技术用于准确测量10-7~10-6 g量级的Cd、Sb、Se、Ta、Tl、I及Pr~ Lu的13个稀土元素成为可能,在某种意义上弥补了目前WDXRF 谱仪的不足,可测定地质和古陶瓷样品中60个以上的元素。


(3)全反射X射线荧光光谱仪(TXRF)。

日本学者在1971年将少量样品放置在平滑的全反射支撑物上进行分析,此后TXRF技术在欧洲得到发展, 1980年TXRF商品仪器在德国问世。我国学者刘亚雯在20世纪80年代后期首先撰文介绍了这一技术,她所在课题组于1990年研制出有2个反射体的实验装置。此后我国其他学者相继制造了用X射线光源和2个反射体的小型全反射谱仪、同步辐射为光源的全反射谱仪和三重全反射光路的TXRF谱仪。近几年国内已能生产商品仪器。


(4)微束X射线荧光光谱仪(μ-XRF)。

μ-XRF具有原位、多维、动态和非破坏性特征,近20年来,广泛用于生物样品活体分析、文物分析和刑侦科学中指纹样品鉴定等领域,已成为研究X射线光谱学的热点。二维μ-EDXRF谱仪已商品化,通常是50 μm微聚焦源和会聚X光透镜组成,使用Mo靶,最高电压50 kV,最大电流1 mA,功率连续可调。近年来相继研制岀三维μ-XRF谱仪。


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