X射線熒光光譜儀

一種射線式分析儀器,是X射線分析儀器的一種常用形式。X射線熒光光譜儀能分析原子序數 12～92的所有元素，選擇性高，分析微量組分時受基體的影響小，在地質、採礦和冶金等部門應用很廣。

X射線是用高速電子轟擊原子的內層電子，使之處於高激髮狀態，同時外層的電子躍遷到缺少電子的內層軌道。在此過程中會伴隨著以電磁波形式釋放的能量。這種釋放能量的電磁波能量大，波長小，肉眼不可見，稱之為X射線。

如果用高速電子激發產生的X射線又作為激發源(可稱之為一次X射線)去轟擊別的原子的內層電子，同樣可產生X射線，只是這種X射線的能量較一次X射線低，波 長也較長，這種射線稱為二次X射線或X射線熒光、熒光X射線。 X射線熒光的波長是以受激物質（待測物質）的原子序數為特徵的，原子序數越大的物質波長越短。各種不同的元素都有本身的特徵X射線熒光波長，這是用X射線熒光原理的X射線熒光光譜儀進行定性分析的依據；而元素受激發射出來的特徵X 射線熒光的強度則取決於該元素的含量，這是定量分析的依據。

X射線熒光光譜儀的主要組成部分是一次X射線源和樣品室、分光晶體和平行光管、檢測器和記錄顯示儀器(見圖)。一次X射線源用X光管，它產生的一次X射線轟擊樣品表面，使樣品激發出二次X射線。二次X射線經平行光管變成一束平行光以後，投射到與平行光束呈夾角θ的分光晶體晶面上。射線在分光晶體面上的反射角與平行光束的夾角為2θ。分光晶體在分析過程中是迴轉的，即θ是連續變化的，θ的變化會使反射光的波長隨之變化，故2θ的具體值是定性分析的依據。這種變化波長的反射線投射到與分光晶體聯動的檢測器上，檢測器便輸出一個與平面分光晶體反射線強度成比例的信號，它是定量分析的依據。記錄顯示儀錶的記錄紙移動的距離與2θ有關，所以記錄下來的曲線就是熒光光譜圖，其橫坐標是波長，縱坐標是光強。分析光譜圖就可以得到定性分析和定量分析結果。

X熒光光譜儀可對固體、粉末、液體、懸浮物、過濾物、大氣飄塵、薄膜樣品等進行定性、定量剖析，元素局限13Al-92U，含量局限ppb至100%，檢出限到2pg。

X熒光光譜儀是一種波長較短的電磁輻射，凡間是指能t局限在0.1^-100keV的光子。X射線光譜儀與物質的互相效果首要有熒光、接收和散射三種。X射線熒光光譜儀是由物質中的構成元素髮生的特徵輻射，經過側里和剖析樣品發生的x射線熒光，即可獲知樣品中的元家構成，獲得物質成分的定性和定量信息。特徵x射線的發生與特徵當用高能電子束照耀樣品時，人射高能電子被樣品中的電子減速，這種帶電拉子的負的加快度會發生寬頻的延續X射線譜，簡稱為延續潛或韌致輻射。

另一方面，化學元素遭到高能光子或粒子的照耀，如內層電子被激起，則當外層電子躍遷時，就會放射出特徵X射線。特徵X射線是一種別離的不延續譜。假如激起光源為x射線，則受激發生的x射線稱為二次X射線或X射線熒光。特徵x射線顯示了特徵x射線光譜儀發生的進程。當人射x射線撞擊原子中的電子時，如光子能量大於原子中的電子約束能，電子就會被擊出。這一互相效果進程被稱為光電效應，被打出的電子稱為光電子。經過研討光電子或光電效應可以取得關於原子構造和成鍵形態的信息。

X熒光光譜儀在新領域的使用

在人們的日常生涯中，很多資料都含有濃度不等的重金屬元素，例如鉛、鉻、汞等。這些元家對人體有毒有害，其含量如超出答應局限，會極大損害人的安康，包羅人的行為才能和智力程度。因而，歐盟針對塑料產物等的新規範曾經生效，對有毒有害元素含量有了更為嚴厲的限制。因為我國每年有大徽塑材出口。這一規範的施行對我國原資料出產和出口有著極大的影響。而XRF光譜儀技能則特殊合適於用來監控相關資料中的有毒有害元家的含量，該技能已普遍使用於實踐出產質最節制。

此外，XRF光譜儀在無損檢測方面，具有其他剖析技能無法比較的長處，應用X射線光譜儀掃描辦法探測土壤表層下面的是元素是X射線無損檢側技能的一個主要使用範疇。

當材料暴露在短波長X光檢查，或伽馬射線，其組成原子可能發生電離，如果原子是暴露於輻射與能源大於它的電離勢，足以驅逐內層軌道的電子，然而這使原子的電子結構不穩定，在外軌道的電子會“回補”進入低軌道，以填補遺留下來的洞。在“回補”的過程會釋出多餘的能源，光子能量是相等兩個軌道的能量差異的。因此，物質放射出的輻射，這是原子的能量特性。

主要使用X射線束激發熒光輻射，第一次是在1928年由格洛克爾和施雷伯提出的。到了現在，該方法作為非破壞性分析技術，並作為過程式控制制的工具，廣泛應用於採掘和加工工業。原則上，最輕的元素，可分析出鈹（z=4），但由於儀器的局限性和輕元素的低X射線產量，往往難以量化，所以針對能量分散式的X射線熒光光譜儀，可以分析從輕元素的鈉（z=11）到鈾，而波長分散式則為從輕元素的硼到鈾。

儀器是較新型X射線熒光光譜儀，具有重現性好，測量速度快，靈敏度高的特點。能分析F(9)～U(92)之間所有元素。樣品可以是固體、粉末、熔融片，液體等，分析對象適用於鍊鋼、有色金屬、水泥、陶瓷、石油、玻璃等行業樣品。無標半定量方法可以對各種形狀樣品定性分析，並能給出半定量結果，結果準確度對某些樣品可以接近定量水平，分析時間短。薄膜分析軟體FP-MULT1能作鍍層分析，薄膜分析。測量樣品的最大尺寸要求為直徑51mm,高40mm。

0303040903、儀器儀錶、成份分析儀器、熒光光度計。

1、發射源是Rh靶X光管，最大電流125mA，電壓60kV，最大功率3kW。

2、儀器在真空條件下工作，真空度<13pascals。

3、5塊分析晶體，可以分析元素周期表F～U之間所有元素，含量範圍是ppm～100%。

4、分析軟體是Philips公司(現為PANalytical)最新版軟體，既可作半定量，也可定量分析。精密度：在計算率N=1483870時，RSD=0.08%。穩定性計算率Nmax=6134524，Nmin=6115920。N平均=6125704。相對誤差為0.03%。

循環水致冷單元，計算機 P10氣體瓶空氣壓縮機。

主要有各種磁性材料(NdFeB、SmCo合金、FeTbDy)、鈦鎳記憶合金、混合稀土分量、貴金屬飾品和合金等，以及各種形態樣品的無標半定量分析，對於均勻的顆粒度較小的粉末或合金，結果接近於定量分析的準確度。X熒光分析快速，某些樣品當天就可以得到分析結果。適合課題研究和生產監控。

波長色散X射線熒光光譜採用晶體或人工擬晶體根據bragg定律將不同能量的譜線分開，然後進行測量。波長色散X射線熒光光譜一般採用X射線管作激發源，可分為順序式(或稱單道式或掃描式)、同時式(或稱多道式)譜儀、和順序式與同時式相結合的譜儀三種類型。順序式通過掃描方法逐個測量元素，因此測量速度通常比同時式慢，適用於科研及多用途的工作。同時式則適用於相對固定組成，對測量速度要求高和批量試樣分析, 順序式與同時式相結合的譜儀結合了兩者的優點。

能量色散X射線熒光光譜

能量色散X射線熒光光譜採用脈衝高度分析器將不同能量的脈衝分開並測量。能量色散X射線熒光光譜儀可分為具有高解析度的光譜儀，解析度較低的攜帶型光

儀，和介於兩者之間的台式光譜儀。高解析度光譜儀通常採用液氮冷卻的半導體探測器，如Si(Li)和高純鍺探測器等。低分辨攜帶型光譜儀常常採用正比計數器或閃爍計數器為探測器，它們不需要液氮冷卻。近年來，採用電致冷的半導體探測器，高解析度譜儀已不用液氮冷卻。同步輻射光激發X射線熒光光譜、質子激發X射線熒光光譜、放射性同位素激發X射線熒光光譜、全反射X射線熒光光譜、微區X射線熒光光譜等較多採用的是能量色散方式。

非色散譜儀

非色散譜儀不是採用將不同能量的譜線分辨開來，而是通過選擇激發、選擇濾波和選擇探測等方法使測量分析線而排除其他能量譜線的干擾，因此一般只適用於測量一些簡單和組成基本固定的樣品。

全反射X射線熒光

如果n1>n2，則介質1相對於介質2為光密介質，介質2相對於介質1為光疏介質。對於X射線，一般固體與空氣相比都是光疏介質。所以，如果介質1是空氣，那麼α1>α2(圖2.20右圖)，即折射線會偏向界面。如果α1足夠小，並使α2=0，此時的掠射角α1稱為臨界角α臨界。當α1<α臨界時，界面就像鏡子一樣將入射線全部反射回介質1中，這就是全反射現象。

分析的元素範圍廣，從4Be到92U均可測定；熒光X射線譜線簡單，相互干擾少，樣品不必分離，分析方法比較簡便。

分析濃度範圍較寬，從常量到微量都可分析。重元素的檢測限可達ppm量級，輕元素稍差。

分析樣品不被破壞，分析快速，準確，便於自動化。