在质子X 射线荧光分析中所测得的X 射线谱是由连续本底谱和特征X 射线谱合成的叠加谱。样品中一般含有多种元素,各元素都发射一组特征X 射线谱,能量相同或相近的谱峰叠加在一起,直观辨认谱峰相当困难,需要通过复杂的数学处理来分解X 射线谱。解谱包括本底的扣除、谱的平滑处理、找峰和定峰位、求峰的半高宽和峰面积。谱的数学解法已研究出多种,并已编制成计算机程序。从解X 射线谱中可得到某一待测元素的特征谱峰的面积(峰计数),根据峰面积可计算出该元素的含量。这种直接计算的办法需要对探测系统标定探测效率、确定探头对靶子所张立体角、测定射到靶子上的质子数等。
在实际分析工作中多采用相对测定法,即将试样和标样同时分析比较,
设试样和标样中待测元素的特征X 射线谱峰计数为NX 和NS,含量为Wx 和WS则得:
Wx=NxWs/Ns
质子X 射线荧光分析一般在真空中照射样品(称作真空分析或内束技术),但也发展了一种非真空分析技术(或称外束技术),即将质子束从真空室中引出,在空气(或氦气)中轰击样品。真空分析可能引起厚样品积累正电荷(质子电荷)而吸引周围电子,造成本底增高。非真空分析由于样品周围空气电离而有导电性,可消除电荷积累;空气有冷却作用,可使样品不易损坏。此外,在真空室外更换样品比较方便,液体或放气样品不受限制,样品尺寸也可不受靶室的限制。但是空气中的氩和氪对某些轻元素的分析有干扰作用。
质子X 射线荧光分析的主要实验装置包括:①加速器,一般用质子静电加速器,选用能量为1~3 兆电子伏的质子,在此能量范围内,质子激发X射线的产额高,灵敏度高;质子的能量再高时,将会引起许多核反应,使本底增大;能量再低时,质子的穿透能力下降,只能用于表面分析。②靶室(或称散射室),是分析样品放置处,其中有特制的样品架,并且包括质子束准直系统、均束装置和集束装置,有探测窗连接探测器,靶室和真空系统相连接。③X 射线能谱分析仪,常用硅(锂)能谱仪。在质子束照射下,样品发射出的特征X 射线穿过铍窗、空气层和吸收片,进入硅(锂)能谱分析仪。这种谱仪在一次测量中可以记录样品中所有可分析元素的特征X 射线谱,配合电子计算机,可进行在线分析,直接给出各元素的含量。
X射线衍射仪(XRD)是矿物学研究领域内的主要仪器,用于对结晶物质的定性和定量分析。X射线荧光光谱仪(XRF)是通过测定二次荧光的能量来分辨元素的,可做定量或定性分析。两种仪器构造与使用对象不同,XR...
x射线荧光和x射线衍射的区别在于前者是对材料进行成份分析的仪器,而后者则主要是对材料进行微观结构分析以便确定其物理性状的设备。
X射线荧光光谱仪主要由激发、色散、探测、记录及数据处理等单元组成。激发单元的作用是产生初级X射线。它由高压发生器和X光管组成。后者功率较大,用水和油同时冷却。色散单元的作用是分出想要波长的X射线。它由...
基本原理是用高速质子照射样品,质子与样品中的原子发生库仑散射。原子内层电子按一定几率被撞出内壳层,留下空穴,较外层电子向这个空穴跃迁时发射出特征X 射线。用探测仪器探测和记录这些特征X 射线谱,根据特征X 射线的能量可定性地判断样品中所含元素的种类,根据谱线的强度可计算出所测元素的含量。
X 射线荧光分析仪在水泥生产中的应用 祝建清 ,吴松良 (浙江红火集团 江山虎球水泥有限公司 ,浙江 江山 324109) 中图分类号:TQ172.16 文献标识码:B 文章编号:1002-9877(2009)04-0050-04 我公司 于 2008 年 5 月份 引进一台 Venus200 X 射线荧光 分析仪,经过 5 个多月的使用和维护 ,建立 了生料、熟料、废铝土 、石 煤渣、石灰石和铜矿渣 6 条 工 作曲 线 ,能较 稳 定分析各种物料中的 SiO2、Al 2O3、 Fe2O3、CaO、MgO、K2O 和 Na2O 的含量,为生料配料和 2 样片的制备 在水泥行业的应用中 ,熔片法虽然能消除颗粒效 应及矿物效应 ,准确性较好 ,但因操作费时 、成本较高 而尚未被广泛采用 ;压片法则操作简单 、快速 ,是目前 国内水泥厂主要采用的 XRF 制样方法 。我公司采用 压片法 。 2
我公司荧光分析制样选择制作成本较低的压片法。该方法虽然分析速度快、精度高,但如果标样配制不好,工作曲线不理想,荧光分析仪就很难发挥它的优势。本文介绍荧光分析石灰石标样的制作过程。
电子激发X荧光分析的轫致辐射本底比PIXE高二个量级以上,因此分析灵敏度低得多。但是,用聚焦的电子束激发样品表面1微米的区域,使产生元素的特征X 射线,可以观察样品表面组成的局部变化。用这种方法能测定合金、矿物、陶瓷等样品中的夹杂物和析出物,决定合金元素的局部富集区等。
简称PIXE,它应用的带电粒子可以是质子、α粒子或重离子,目前使用最多的是质子。它是用加速器(常用静电加速器产生的几兆电子伏能量的质子束轰击样品,质子使样品中各元素原子的内层电子电离,接着较外层的电子向内层跃迁,同时发射X射线。由于各种元素发射具有特定波长(或能量)的标识X射线,可利用锂漂移硅探测器及能谱分析仪来确定元素的种类。而标识谱线强度可用来确定元素含量。
在PIXE技术中,可以将原始的样品(如金属、粉末、生物组织)直接作为靶进行分析。这样的靶往往是厚靶,它制备方便,但数据处理比较复杂,灵敏度也差。另一种是将样品进行灰化、溶解等处理,然后把它置于一定的衬底膜上,作为靶进行分析。这类靶称为薄靶,可以不考虑质子在靶中的能量损失和X 射线的自吸收,获得及处理数据都比较容易,灵敏度也好。但制靶工艺比较复杂,容易受到环境的污染。
用PIXE方法作元素测定时,通常有绝对测定法和相对测定法之分。对于薄靶,绝对法的计算含量公式为 ,
式中Wj、Nj、Aj、σXj分别为第 j个元素的含量、特征峰计数、原子量、标识X射线的产生截面,Ω为探头的立体角,εj为探测器对第j个元素的X射线的探测效率,N0为阿伏伽德罗常数,n0为射到靶上的单位面积中的质子数,t为X射线从靶中穿出的透射率。这方法在实际使用时较困难,因实验条件的变化、参量的不稳定都影响测量结果。工作中往往用相对测定法,其中以内标法用得最多。它是将已知量的元素放入靶中作为标准,通过同已知内标相比较来确定待测元素含量。测量数据的处理是质子X荧光分析工作中的一个重要环节。现都采用计算机在线分析。
PIXE方法绝对灵敏度高,绝对探测极限可达10克(指束点面积为几平方毫米),相对灵敏度可达10~10,因此取样量少;这种方法的元素分辨本领好,可进行多元素同时分析,甚至可不破坏样品,适合于对珍贵稀缺的考古样品、生物样品和环境样品等的分析。由于采用计算机在线数据处理,分析速度快。一般一个样品的整个分析过程仅需几分钟。如果将质子束聚焦成直径为几微米的细束,并对样品进行逐点测量,可以得到有空间分辨的元素含量分布图,这时探测极限可改善到10~10克。但是,PIXE方法对于原子序数小于11的元素,因探测器窗吸收等原因,灵敏度很差。
PIXE方法已成为一种有力的分析手段,被广泛地应用于生命科学、环境科学、考古学、法学以及材料科学等方面。
确定物质中微量元素的种类和含量的一种方法。它用外界辐射激发待分析样品中的原子,使原子发出标识X射线(荧光),通过测量这些标识X射线的能量和强度来确定物质中微量元素的种类和含量。根据激发源的不同,可分成带电粒子激发X荧光分析,电磁辐射激发X荧光分析和电子激发X荧光分析。