X熒光光譜儀(XRF)由激發(fā)源(X射線管)和探測系統(tǒng)構(gòu)成。X射線管產(chǎn)生入射X射線(一次X射線),,激發(fā)被測樣品,,產(chǎn)生X熒光(二次X射線),,探測器對X熒光進行檢測。
技術(shù)原理
受激發(fā)的樣品中的每一種元素會放射出二次X射線,,并且不同的元素所放射出的二次X射線具有特定的能量特性或波長特性,。探測系統(tǒng)測量這些放射出來的二次X射線的能量及數(shù)量。然后,,儀器軟件將探測系統(tǒng)所收集到的信息轉(zhuǎn)換成樣品中各種元素的種類及含量,。
元素的原子受到高能輻射激發(fā)而引起內(nèi)層電子的躍遷,同時發(fā)射出具有一定特殊性波長的X射線,,根據(jù)莫斯萊定律,,熒光X射線的波長λ與元素的原子序數(shù)Z有關(guān),其數(shù)學(xué)關(guān)系如下:
λ=K(Z? s) ?2
式中K和S是常數(shù),。
而根據(jù)量子理論,,X射線可以看成由一種量子或光子組成的粒子流,每個光具有的能量為:
E=hν=h C/λ
式中,,E為X射線光子的能量,,單位為keV;h為普朗克常數(shù),;ν為光波的頻率,;C為光速。
因此,只要測出熒光X射線的波長或者能量,就可以知道元素的種類,,這就是熒光X射線定性分析的基礎(chǔ),。此外,熒光X射線的強度與相應(yīng)元素的含量有一定的關(guān)系,據(jù)此,,可以進行元素定量分析,。
主要用途
X熒光光譜儀根據(jù)各元素的特征X射線的強度,,可以 測定元素含量。
近年來,,X熒光光譜分析在各行業(yè)應(yīng)用范圍不斷拓展,,已成為一種廣泛應(yīng)用于冶金、地質(zhì),、有色,、建材、商檢,、環(huán)保,、衛(wèi)生等各個領(lǐng)域,特別是在RoHS檢測領(lǐng)域應(yīng)用得多也較為廣泛,。
大多數(shù)分析元素均可用其進行分析,,可分析固體、粉末,、熔珠,、液體等樣品,分析范圍為Be到U,。并且具有分析速度快,、測量范圍寬、干擾小的特點,。
優(yōu)缺點
優(yōu)點
(a)分析速度快,。測定用時與測定精密度有關(guān),但一般都很短,,10~300秒就可以測完樣品中的全部待測元素,。
(b)X射線熒光光譜跟樣品的化學(xué)結(jié)合狀態(tài)無關(guān),而且跟固體,、粉末,、液體及晶質(zhì)、非晶質(zhì)等物質(zhì)的狀態(tài)也基本上沒有關(guān)系,。(氣體密封在容器內(nèi)也可分析)但是在高分辨率的精密測定中卻可看到有波長變化等現(xiàn)象,。特別是在超軟X射線范圍內(nèi),這種效應(yīng)更為顯著,。波長變化用于化學(xué)位的測定 ,。
(c)非破壞分析。在測定中不會引起化學(xué)狀態(tài)的改變,,也不會出現(xiàn)試樣飛散現(xiàn)象。同一試樣可反復(fù)多次測量,,結(jié)果重現(xiàn)性好,。
(d)X射線熒光分析是一種物理分析方法,,所以對在化學(xué)性質(zhì)上屬同一族的元素也能進行分析。
(e)分析精密度高,。含量測定已經(jīng)達到ppm級別,。
(f)制樣簡單,固體,、粉末,、液體樣品等都可以進行分析。
缺點
(a) 定量分析需要標(biāo)樣,。
(b)對輕元素的靈敏度要低一些,。
(c)容易受元素相互干擾和疊加峰影響。
分類
X熒光光譜儀有兩種基本類型:波長色散型(WD-XRF)和能量色散型(ED-XRF),。
以X熒光的波粒二象性中波長特征為原理的稱為波長色散型,,以能量特征為原理的稱為能量色散型。