X射线荧光光谱分析原理
x-射线荧光光谱仪 工作原理
x-射线荧光光谱仪工作原理
X-射线荧光光谱仪是一种利用物质表面被入射X-射线激发产
生的荧光辐射来分析物质成分的仪器。
其工作原理如下：
1. 产生X-射线：通过加速电子的方式产生较高能量的X-射线。
通常采用电子加速器或X-射线管产生X-射线。
2. 入射X-射线：产生的X-射线经过透镜或全反射镜聚焦，使
其成为一束准直的X-射线入射到待分析的样品上。
3. X-射线激发：入射的X-射线与样品中的原子相互作用，使
得样品中的原子内部产生电离和激发。
4. 荧光辐射：被激发的原子内部的电子重新排布，从高能级跃迁到低能级时，会发出特定波长的荧光辐射。
这些荧光辐射的波长与样品中的元素种类和原子结构相关。
5. 信号检测与分析：荧光辐射被光学系统收集，并经过光电倍增管或固态探测器（如硅PIN二极管）转换为电信号。
电信
号经放大和转换后，可以通过计数器、频谱仪等设备进行信号的检测和分析。
6. 数据处理和结果展示：通过对荧光光谱中特定峰位的识别和曲线拟合，可以得到样品中的元素种类和含量信息。
这些数据
可以进一步进行数据处理和结果展示，为分析者提供详细的样品组成分析结果。
x射线荧光光谱原理
x射线荧光光谱原理
X射线荧光光谱是一种常用的分析技术，它基于原子或分子在受到高能X射线激发后放出特定能量的荧光X射线的原理。
该技术可用于物质的成分、元素含量、分子结构等方面的分析。
在X射线荧光光谱分析中，样品首先被暴露在高能X射线束下。
这些X射线会与样品中的原子或分子发生相互作用，使
得其中的内层电子被激发至高能级。
当这些激发态的电子返回到较低能级时，会放出荧光X射线。
这些荧光X射线的能量是固定的，与被激发原子或分子的特
性有关。
通过测量并分析这些荧光X射线的能量和强度，可
以确定样品中的元素种类以及其相对含量。
具体来说，X射线荧光光谱仪由X射线源、样品台、能量分
辨器、信号检测器等组成。
X射线源产生高能X射线束，这
些X射线通过样品台照射到待分析的样品上。
样品上的原子
或分子吸收这些X射线，同时发出荧光X射线。
荧光X射线经过能量分辨器，根据其能量不同被分离开来，
进而通过信号检测器进行检测。
信号检测器将荧光X射线的
能量与强度转化为电信号，并通过数据处理后产生光谱图。
根据荧光X射线的能量和强度信息，可以通过与已知标准样
品的比较，确定待测样品中的元素种类和相对含量。
X射线荧光光谱具有分析速度快、灵敏度高、无破坏性等优点，
因此在物质分析、环境监测、矿石勘探、文物保护等领域得到广泛应用。
X射线荧光光谱分析原理
一 X射线荧光光谱分析原理利用初级X射线光子或其他微观离子激发待测物质中的原子，使之产生荧光(次级X射线)而进行物质成分分析和化学态研究的方法。
按激发、色散和探测方法的不同，分为X射线光谱法(波长色散)和X 射线能谱法(能量色散)。
当原子受到X射线光子(原级X射线)或其他微观粒子的激发使原子内层电子电离而出现空位，原子内层电子重新配位，较外层的电子跃迁到内层电子空位，并同时放射出次级X射线光子，此即X射线荧光。
较外层电子跃迁到内层电子空位所释放的能量等于两电子能级的能量差，因此，X射线荧光的波长对不同元素是特征的。
根据色散方式不同，X射线荧光分析仪相应分为X射线荧光光谱仪(波长色散)和X射线荧光能谱仪(能量色散)。
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。
它由样品室、狭缝、测角仪、分析晶体等部分组成。
通过测角器以1∶2速度转动分析晶体和探测器，可在不同的布拉格角位置上测得不同波长的X射线而作元素的定性分析。
探测器的作用是将X射线光子能量转化为电能，常用的有盖格计数管、正比计数管、闪烁计数管、半导体探测器等。
记录单元由放大器、脉冲幅度分析器、显示部分组成。
通过定标器的脉冲分析信号可以直接输入计算机，进行联机处理而得到被测元素的含量。
X射线荧光能谱仪没有复杂的分光系统，结构简单。
X射线激发源可用X射线发生器，也可用放射性同位素。
能量色散用脉冲幅度分析器。
探测器和记录等与X射线荧光光谱仪相同。
X射线荧光光谱仪和X射线荧光能谱仪各有优缺点。
前者分辨率高，对轻、重元素测定的适应性广。
对高低含量的元素测定灵敏度均能满足要求。
后者的X射线探测的几何效率可提高2～3数量级，灵敏度高。
可以对能量范围很宽的X射线同时进行能量分辨(定性分析)和定量测定。
对于能量小于2万电子伏特左右的能谱的分辨率差。
X荧光光谱分析仪工作原理
X荧光光谱分析仪工作原理用X射线照射试样时，试样可以被激发出各种波长的荧光X射线，需要把混合的X射线按波长（或能量）分开，分别测量不同波长（或能量）的X射线的强度，以进行定性和定量分析，为此使用的仪器叫X射线荧光光谱仪。
由于X光具有一定波长，同时又有一定能量，因此，X射线荧光光谱仪有两种基本类型：波长色散型和能量色散型。
下图是这两类仪器的原理图。
用X射线照射试样时，试样可以被激发出各种波长的荧光X射线，需要把混合的X射线按波长（或能量）分开，分别测量不同波长（或能量）的X射线的强度，以进行定性和定量分析，为此使用的仪器叫X射线荧光光谱仪。
由于X光具有一定波长，同时又有一定能量，因此，X射线荧光光谱仪有两种基本类型：波长色散型和能量色散型。
下图是这两类仪器的原理图。
现将两种类型X射线光谱仪的主要部件及工作原理叙述如下：1.X射线管两种类型的X射线荧光光谱仪都需要用X射线管作为激发光源。
上图是X射线管的结构示意图。
灯丝和靶极密封在抽成真空的金属罩内，灯丝和靶极之间加高压（一般为40KV）,灯丝发射的电子经高压电场加速撞击在靶极上，产生X射线。
X射线管产生的一次X射线，作为激发X射线荧光的辐射源。
只有当一次X射线的波长稍短于受激元素吸收限lmin时，才能有效的激发出X射线荧光。
笥?SPAN lang=EN-US>lmin的一次X射线其能量不足以使受激元素激发。
X射线管的靶材和管工作电压决定了能有效激发受激元素的那部分一次X射线的强度。
管工作电压升高，短波长一次X射线比例增加，故产生的荧光X射线的强度也增强。
但并不是说管工作电压越高越好，因为入射X射线的荧光激发效率与其波长有关，越靠近被测元素吸收限波长，激发效率越高。
X射线管产生的X射线透过铍窗入射到样品上，激发出样品元素的特征X射线，正常工作时，X射线管所消耗功率的0.2%左右转变为X射线辐射，其余均变为热能使X射线管升温，因此必须不断的通冷却水冷却靶电极。
X射线荧光光谱(XRF)分析
消除基体效应
基体效应会影响XRF的测 量结果，因此需要采取措 施消除基体效应，如稀释 样品或添加标准物质。
固体样品的制备
研磨
将固体样品研磨成细粉，以便进行XRF分析。
分选
将研磨后的样品进行分选，去除其中的杂质和粗 颗粒。
压片
将分选后的样品压制成型，以便进行XRF测量。
液体样品的制备
1 2
稀释
将液体样品进行稀释，以便进行XRF分析。
定性分析的方法
标样法
01
通过与已知标准样品的荧光光谱进行比较，确定样品中元素的
种类。
参考法
02
利用已知元素的标准光谱，通过匹配样品中释放的X射线荧光光
谱来识别元素。
特征谱线法
03
通过测量样品中特定元素的特征谱线，与标准谱线进行对比，
确定元素的存在。
定性分析的步骤
X射线照射
使用X射线源照射样品，激发 原子中的电子跃迁并释放出X 射线荧光光谱。
XRF和ICP-AES都是常用的元素分析方法，ICP-AES具有更高的灵敏度和更低 的检测限，适用于痕量元素分析，而XRF具有更广泛的应用范围和更简便的操 作。
XRF与EDS的比较
XRF和EDS都是用于表面元素分析的方法，EDS具有更高的空间分辨率，适用于 微区分析，而XRF具有更广泛的元素覆盖范围和更简便的操作。
XRF分析的局限性
01
元素检测限较高
对于某些低浓度元素，XRF的检 测限相对较高，可能无法满足某 些应用领域的精度要求。
02
定量分析准确性有 限
由于XRF分析基于相对强度测量， 因此对于不同样品基质中相同元 素的定量分析可能存在偏差。
03
对非金属元素分析 能力有限
第六章 X-射线荧光光谱分析-4
•①已知Cu的K系吸收限为1.38Å，求它的临界激发电压? 解：
1.24 4 1.24 VK 10 104 8.986 103 V 8.986kV λK 1.38
② 求LiF(200)晶体(2d=4.0276Å)对CuKα(1.542Å)的角色 散?如B=O.078º =0.0014rad时，能否分开CuKα双线 (λCuKα1=1.5414Å，λCuKα2=1.5406Å)? 解：角色散：
∴ 故不能激发样品中的WKα线。
VkBa 1.24 1.24 104 104 37.46kV 40kV λ aBa 0.331
∵
∴ 故能激发样品中的BaKα、SnKα线。
1.24 1.24 4 VkSn 10 104 29.18kV 40kV λ aSn 0.425
λ0 1.24 1.24 104 104 0.31Å V 40 103
∵ 0.141 Å <λ0； O.331 Å >λ0； 0.425 Å >λ0 ∴ 能激发样品中的BaKα、SnKα线；不能激发样品中 的WKα线。
方法2：∵
VkW
1.24 1.24 104 104 87.94kV 40kV λ aW 0.141
μ k μ LI μ LII μ LIII rk μ LI μ LII μ LIII
•吸收突变系数：在某一特定波长处的某一具体能级相关的吸收 份数与总吸收之比称为吸收突变系数J。
K系： J μ k rk 1 k
μ rk
通式:q系Jq Fra bibliotekμq μ
Δλ k λ CuKαu λ CuKαu 1.5414Å-1.5406Å=0.0008Å
X荧光光谱分析仪工作原理
X荧光光谱分析仪工作原理用X射线照射试样时,试样可以被激发出各种波长的荧光X射线，需要把混合的X射线按波长(或能量）分开，分别测量不同波长(或能量）的X射线的强度，以进行定性和定量分析，为此使用的仪器叫X射线荧光光谱仪。
由于X光具有一定波长，同时又有一定能量，因此，X射线荧光光谱仪有两种基本类型：波长色散型和能量色散型。
下图是这两类仪器的原理图。
现将两种类型X射线光谱仪的主要部件及工作原理叙述如下：1、 X射线管两种类型的X射线荧光光谱仪都需要用X射线管作为激发光源。
上图是X射线管的结构示意图。
灯丝和靶极密封在抽成真空的金属罩内，灯丝和靶极之间加高压（一般为40KV），灯丝发射的电子经高压电场加速撞击在靶极上，产生X射线.X 射线管产生的一次X射线,作为激发X射线荧光的辐射源。
只有当一次X射线的波长稍短于受激元素吸收限lmin时，才能有效的激发出X射线荧光。
大于lmin 的一次X射线其能量不足以使受激元素激发。
X射线管的靶材和管工作电压决定了能有效激发受激元素的那部分一次X射线的强度。
管工作电压升高，短波长一次X射线比例增加，故产生的荧光X射线的强度也增强。
但并不是说管工作电压越高越好，因为入射X射线的荧光激发效率与其波长有关，越靠近被测元素吸收限波长，激发效率越高。
X射线管产生的X射线透过铍窗入射到样品上，激发出样品元素的特征X射线，正常工作时,X射线管所消耗功率的0。
2％左右转变为X射线辐射，其余均变为热能使X射线管升温,因此必须不断的通冷却水冷却靶电极。
2 分光系统分光系统的主要部件是晶体分光器，它的作用是通过晶体衍射现象把不同波长的X射线分开.根据布拉格衍射定律2dsinθ=nλ，当波长为λ的X射线以θ角射到晶体，如果晶面间距为d，则在出射角为θ的方向，可以观测到波长为λ=2dsin θ的一级衍射及波长为λ/2, λ/3---——等高级衍射。
改变θ角,可以观测到另外波长的X射线，因而使不同波长的X射线可以分开.http://www.ieeye。
X射线荧光光谱分析的基本原理
X射线荧光光谱分析的基本原理X射线荧光光谱是一种用于材料表面成分分析的非破坏性技术。
它基于物质被X射线激发后产生荧光的原理进行分析。
X射线荧光光谱分析具有高灵敏度、高准确性、广泛适用性等优点，被广泛应用于材料科学、地质学、环境科学和考古学等领域。
1.原子结构：原子由原子核和围绕核运动的电子组成。
原子核由质子和中子组成，电子在不同能级上运动。
2.能级跃迁：X射线荧光光谱分析的本质是利用X射线激发原子的内层电子，使其跃迁到更高的能级。
当激发源产生高能量的X射线，并且与样品发生相互作用时，部分能量将被吸收，使内层电子被激发起跃迁。
3.荧光：当内层电子被激发到较高能级后，它们不会一直保持在这个状态，而是经过一段时间后重新回到基态，释放出余下的能量。
这个能量以X射线或光子的形式被释放出来，称为荧光。
4.元素特征：不同元素的原子结构、电子能级以及荧光特性都是独特的，可以用于确定样品中的元素及其含量。
5.荧光分析：荧光由不同能级上的电子返回基态时产生，其能量正比于电子从高能级到低能级的能量差。
通过测量荧光的能量，可以确定样品中存在的元素及其含量。
6.X射线源：X射线荧光光谱分析需要一个高能量的X射线源来激发样品。
通常使用X射线管或放射性同位素作为X射线源。
7.检测系统：X射线荧光光谱分析需要一个检测系统来测量荧光的能量。
常用的检测系统包括电子学谱仪和晶体谱仪等。
8.分析流程：X射线荧光光谱分析的一般流程包括样品的制备、X射线源的选择和调节、荧光的收集和测量、数据的处理和分析。
X射线荧光光谱分析是一种快速、准确的元素分析方法。
它可以同时分析多种元素并确定其含量，适用于大多数材料，包括固体、液体和气体。
X射线荧光光谱分析在科学研究、工业生产和质量控制等领域具有重要的应用价值。
X射线荧光光谱仪的基本原理及应用
所有元素的最大计数率不超过 20000 计数/秒，仪器灵敏度差
高能端(Ag/Sn/Sb K系光谱)，能量色散分辨率优于波长色散 中能端(Fe/Mn/Cr K系光谱)，分辨率相同 低能端 (Na/Mg/Al/Si K系光谱)，能量色散分辨率不如波长散射
3.2 定性与定量分析——半定量分析
半定量分析样品过程：
o 对未知样进行全程扫描 o 对扫描谱图进行Search and Match（包括谱峰的识别， 背景扣除，谱峰净强度计算，谱峰的匹配） o 输入未知样的有关信息 (金属或氧化物；液体，粉末压 片或熔融片；已知浓度组分的输入；是否归一) o 进行半定量分析
光电吸收，非相干散射，气体电离 和产生闪光等现象，以一定的能量 和动量为特征；
E=h , =c /
微粒性
能量、电离、光电吸 收、非相干散射
能量色散X荧光分析
能量单位：eV
同一切微观粒子一样，X射线也具有波动和微粒的 双重性；无论是测量能量还是波长，都可以实现对相应 元素的分析，其效果是一样的。
在停机状态时使用，保护光管免受粉尘污染，还可避免检 1000um Pb 测器的消耗。
2.3 准直器
准直器由一组薄片组成，目的是使从样品发出的X射线以平行 光束的形式照射到晶体。薄片之间的距离越小，越容易形成平 行光，产生的谱线峰形也更锐利，更容易与附近的谱线区分。
准直器以薄片间距来分类
薄片间距
4
一、基础理论与知识
X射Байду номын сангаас荧光的产生
碰撞
内层电子跃迁↑
空位
X射线荧光
外层电子跃迁↓
一、基础理论与知识
X射线荧光分析的分类
X射线荧光光谱分析的基本原理
X射线荧光光谱分析的基本原理当能量高于原子内层电子结合能的高能X射线与原子发生碰撞时,驱逐一个内层电子而出现一个空穴,使整个原子体系处于不稳定的激发态,激发态原子寿命约为10-12-10-14s,然后自发地由能量高的状态跃迁到能量低的状态。
这个过程称为驰豫过程。
驰豫过程既可以是非辐射跃迁,也可以是辐射跃迁。
当较外层的电子跃迁到空穴时,所释放的能量随即在原子内部被吸收而逐出较外层的另一个次级光电子,此称为俄歇效应,亦称次级光电效应或无辐射效应,所逐出的次级光电子称为俄歇电子。
它的能量是特征的,与入射辐射的能量无关。
当较外层的电子跃入内层空穴所释放的能量不在原子内被吸收,而是以辐射形式放出,便产生X射线荧光,其能量等于两能级之间的能量差。
因此,X射线荧光的能量或波长是特征性的,与元素有一一对应的关系。
图10.1给出了X射线荧光和俄歇电子产生过程示意图。
K层电子被逐出后,其空穴可以被外层中任一电子所填充,从而可产生一系列的谱线,称为K系谱线:由L层跃迁到K层辐射的X射线叫Kα射线,由M层跃迁到K层辐射的X射线叫Kβ射线……。
同样,L层电子被逐出可以产生L系辐射(见图10.2)。
如果入射的X射线使某元素的K层电子激发成光电子后L层电子跃迁到K 层,此时就有能量ΔE释放出来,且ΔE=EK-EL,这个能量是以X射线形式释放,产生的就是Kα射线,同样还可以产生Kβ射线,L系射线等。
莫斯莱(H.G.Moseley) 发现,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这就是莫斯莱定律,式中K和S是常数,因此,只要测出荧光X射线的波长,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。
当一束光或电磁波照射到物质上时,光子就与物质的分子、原子或离子等微粒相互作用而交换能量。
在通常的状态下,物质中这些微粒处于基态,吸收一定频率的辐射后,由基态跃迁到激发态,这个过程称为辐射的吸收。
X荧光光谱法XRF
11
( )2 ? K(Z ? S) ?
式中K ,S: 随不同谱线系列而定的常 数;Z:原子序数 .
定性分析
从试样发出的X射线荧光具有所含元素 的固有波长 ,该波长可用 Bragg 公式表示 :
? ? 2d sin ?
X射线荧光分析是已知分光晶体的晶面间 距d,测定分光晶体对样品发射出的 X射线
荧光的衍射角? ,然后求出X射线荧光的波
长 ? .由此确定元素的种类 ,进行元素分 析.通常被检测 X射线荧光的位置不用波长
表示,而是用 2? 表示.
定性分析的步骤
选择测定条件 :
? 测定的X射线: 49In以下元素? K? , 50Sn以上元素? L?
? 管电压－管电流： Rh靶
3kW
40kV,70mA,4kቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ40kV,95mA
3)若存在 K? 或L? 谱线 ，则需进行强度比的计算以 确定该元素的存在．
4)微量元素，有时只存在 K? 线.
定量分析
因为Ｘ射线荧光分析得到的是相对分
析值，所以 进行定量分析时需要标样 ．选 定分光晶体和检测器，统计测量样品发出 的Ｘ射线荧光的强度，将已知含量的标准 样品和未知样品在同一条件下测定，确定 未知样品的含量．
? 分光晶体：一般地， F~Mg用TPA晶体， Al~Si 用PET晶体， P~Ar用Ge晶体， K~U用
LiF 晶体．
? 扫描速度：一般为 2? ~ 8? / min
定性分析的步骤
? 谱图解析: 1)除掉靶发射的所有Ｘ射线 2) 查找
K?(49In以下元素)或L?(50Sn以上元素)与标样相应谱线的2? 对比，进行初步判定
x射线荧光光谱仪的原理
x射线荧光光谱仪的原理
X射线荧光光谱仪是一种利用X射线荧光原理测定元素含量的仪器。
X射线荧光光谱仪的原理是：当高能X射线照射到物体表面时，可以将X射线能量转换成其他波长的能量，这种能量转换的过程就是X射线荧光的原理。
X射线荧光光谱仪是通过利用X射线荧光原理来测定不同元素的原子核化学成分的仪器。
X射线荧光光谱仪的工作原理如下：在X射线荧光光谱仪中，利用一个高能X射线源（例如氘氟射线灯）将物体表面的X射线照射出来，当X射线照射到物体表面时，与物体表面相互作用，表面上的原子核会产生X射线荧光，也就是说，原子核会将X射线的能量转换成一定波长的能量，这种能量转换的过程就是X射线荧光的原理。
X射线荧光光谱仪通过检测X射线荧光中的不同波长的荧光，可以得到不同元素的原子核化学成分，从而判断出物体中各元素的含量。
X射线荧光光谱仪的检测能力范围广，检测灵敏度高，可以检测出超低浓度的元素，是一种有效的元素分析仪器。
X射线荧光光谱仪通过X射线荧光技术，可以检测出物体中不同元素的原子核化学成分，从而判断出物体中各元素的含量，从而实现对物体的元素分析功能。
X射线荧光
光谱仪的检测范围很广，可以检测出超低浓度的元素，而且检测结果准确可靠，对物体中各种元素的检测都具有较高的精度。
X射线荧光光谱仪是一种先进的元素分析手段，其工作原理是利用X射线能量转换成另一种波长的能量，即X 射线荧光的原理，通过检测X射线荧光中的不同波长的荧光，可以得到不同元素的原子核化学成分，从而判断出物体中各元素的含量。
X射线荧光光谱仪的检测能力范围广、检测灵敏度高，可以检测出超低浓度的元素，是一种有效的元素分析仪器。
x射线荧光光谱 方法通则
x射线荧光光谱方法通则X 射线荧光光谱（X-ray Fluorescence Spectroscopy，XRF）是一种分析技术，用于确定物质中的元素组成和浓度。
它基于物质对 X 射线的荧光发射现象，当物质受到 X 射线的照射时，原子内层电子被激发，随后外层电子跃迁至内层空穴，释放出的能量以荧光形式发射出来。
通过检测和分析这些荧光的波长和强度，可以确定物质中存在的元素及其浓度。
以下是 X 射线荧光光谱方法通则的一些详细解答：1. 原理：X 射线荧光光谱的原理基于 X 射线与物质相互作用时产生的荧光现象。
当 X 射线照射到物质上时，原子内层电子被激发，外层电子跃迁至内层空穴，释放出的能量以荧光形式发射出来。
不同元素发射的荧光具有不同的特征波长，通过检测和分析这些荧光的波长和强度，可以确定物质中存在的元素及其浓度。
2. 仪器：X 射线荧光光谱仪通常由 X 射线源、样品室、探测器和数据处理系统组成。
X 射线源产生 X 射线，照射到样品上，样品中的元素发射出荧光，由探测器检测并转换为电信号，最后通过数据处理系统进行分析和处理。
3. 样品制备：样品的制备对于 X 射线荧光光谱分析非常重要。
通常要求样品具有均匀的厚度和良好的表面光洁度，以确保 X 射线的均匀照射和荧光的有效检测。
对于液体或粉末样品，可能需要进行稀释或固定在适当的基质上。
4. 分析方法：X 射线荧光光谱分析可以采用定性分析和定量分析两种方法。
定性分析用于确定物质中是否存在特定元素，通过比较荧光的特征波长与已知元素的特征波长进行识别。
定量分析则用于测量元素的浓度，通常需要使用标准物质进行校准。
5. 应用领域：X 射线荧光光谱广泛应用于材料科学、地质矿产、环境监测、工业分析等领域。
它可以用于分析金属、合金、陶瓷、矿物、土壤、水质等各种物质中的元素组成和浓度。
6. 优点和限制：X 射线荧光光谱具有分析速度快、多元素同时分析、非破坏性、样品制备简单等优点。
X射线荧光光谱仪原理及应用
无标样分析方法，即不需要标准样品，给出大概 的浓度值，包括了定性分析；
定量分析：使用校准曲线，给出高准确度的浓度 值，适合较大量的日常分析。
如何建立工作曲线： 见建立定量分析方法工作曲
线的操作说明。
6
半定量分析
半定量分析又叫做无标样分析，其基 本思路为：由仪器制造商测量校准样品， 储存强度和校准曲线，然后将数据转到用 户的X射线荧光分析系统中；无标样分析 不是不需要标样，而是标准样品设备本身 带着。其优点是采用了制造商的标样、经 验与知识，包括测量条件，自动谱线识辩， 背景扣除，谱线重叠校正等。
之一、光管老化
4、这时，加在光管上的高压会从 20kV 逐渐升到 50kV（S4 Explorer）或60kV(S4 Pioneer)，整个 升压过程约需1 个小时。1
个小时后，加在光管上的电压回到20kV 5mA，表 明光管老化已完成。
5、再 在 菜 单 中 ， 选 择 “Utilities”， →“XRay Utilities”→“Tube
Conditioning ON/OFF”，结束光管老化过程。
之二 、光谱仪对光 （Spectrometer Alignment）
在以下情况下，仪器需要再次对光： 情况一、仪器的光路部分经过维修，如光谱室内
的分光晶体或计数器的位置被移动了。 情况二、P10 气体更换。一般一瓶10Mpa 的P10
4、仪器的日常保养与维护
之一 光管老化 光管的保护主要来自二个方面：1、当仪
器在测量时，不要突然断电；2、光管老 化，当仪器关机一个星期以上时，在测样 品前，请先做光管老化。光管老化工作由 仪器根据设定的条件自动进行，其具体步 骤如下：
x射线荧光光谱法
未知驱动探索，专注成就专业
x射线荧光光谱法
X射线荧光光谱法是一种分析样品中元素成分的技术手段。
它基于X射线的特性，其中包括X射线的能量、波长和频率等。
当样品受到高能X射线照射时，样品中的原子会吸收X射线的能量，并将其置于激发态。
然后，这些激发态的原子会释放出特定的能量，通常以光子的形式，这些光子的能量与被激发的原子的种类和能级有关。
通过测量这些发射光子的能量，就可以确定样品中存在的元素种类和浓度。
X射线荧光光谱法具有高分辨率、高灵敏度、快速分析和非破坏性等优势，因此在金属材料、岩石矿物、环境污染和考古文物等领域广泛应用。
它可以用于定性分析，即确定样品中存在的元素种类，也可以用于定量分析，即确定各元素的浓度。
该技术通常与现代仪器设备（如X射线荧光分析仪）结合使用，可以自动化操作和数据处理。
1。
X射线荧光光谱分析
X射线荧光光谱法进行定量分析的依据是元素的荧光X射线强度I1与试样中该元素的含量Wi成正比：
（10.2）
式中，为 =100%时，该元素的荧光X射线的强度。根据式(10.2)，可以采用标准曲线法，增量法，内标法等 进行定量分析。但是这些方法都要使标准样品的组成与试样的组成尽可能相同或相似，否则试样的基体效应或共 存元素的影响，会给测定结果造成很大的偏差。所谓基体效应是指样品的基本化学组成和物理化学状态的变化对X 射线荧光强度所造成的影响。化学组成的变化，会影响样品对一次X射线和X射线荧光的吸收，也会改变荧光增强 效应。例如，在测定不锈钢中和等元素时，由于一次X射线的激发会产生荧光X射线，在样品中可能被吸收，使激 发产生，测定 i时，因为Fe的吸收效应使结果偏低，测定时，由于荧光增强效应使结果偏高。但是，配置相同的 基体又几乎是不可能的。为克服这个问题，目前射荧光光谱定量方法一般采用基本参数法。该办法是在考虑各元 素之间的吸收和增强效应的基础上，用标样或纯物质计算出元素荧光X射线理论强度，并测其荧光射线的强度。将 实测强度与理论强度比较，求出该元素的灵敏度系数，测未知样品时，先测定试样的荧光X射线强度，根据实测强 度和灵敏度系数设定初始浓度值，再由该浓度值计算理论强度。将测定强度与理论强度比较，使两者达到某一预 定精度，否则要再次修正，该法要测定和计算试样中所有的元素，并且要考虑这些元素间相互干扰效应，计算十 分复杂。因此，必须依靠计算机进行计算。该方法可以认为是无标样定量分析。当欲测样品含量大于1%时，其相 对标准偏差可小于1%。
X射线荧光光谱分析基本原理
X射线荧光光谱分析基本原理X射线荧光光谱分析的基本原理是利用材料在受到高能X射线照射后会发射出特定能量的荧光X射线的特性。
当样品受到高能X射线的照射后，X射线与样品中的原子发生作用，激发其内层电子跃迁到高能级。
随后，被激发的电子会在极短的时间内回到基态，释放出荧光X射线。
荧光X射线的能量特征与被激发电子原先所处的能级差有关，因此不同的元素会产生特定的荧光X射线能量。
X射线荧光光谱分析仪通常包括一个X射线源和一个能量分辨的固态探测器。
X射线源产生高能X射线，其中一部分照射到待测样品上。
样品吸收部分入射X射线，并发射出对应的荧光X射线。
这些荧光X射线通过X射线波长选择装置进入探测器。
探测器中的固态探测器一般采用晶体材料，如硅或锗。
当荧光X射线入射到探测器上时，它们会激发探测器内的电子。
被激发的电子跃迁到高能级，产生能电离状态。
这些能电离态会衰变为基态，同时释放出能量。
这些能量从探测器输出的电流信号中测量。
在X射线荧光光谱分析中，探测器的信号输出被称为光谱。
光谱通过能量分辨设备进行解析，以区分不同元素荧光X射线的能量。
光子能量的分辨率取决于探测器的性能和实验条件。
较好的分辨率可以提高元素的分辨能力，从而提高分析结果的准确性和灵敏度。
为了提高分析的准确性和可靠性，常常需要校正仪器。
仪器校正通常包括两个步骤：能量刻度和反漂移校正。
能量刻度通过使用标准荧光样品，如硅，来确定能量与能量峰位置之间的关系。
反漂移校正用于校正由于时间和温度变化引起的仪器漂移。
X射线荧光光谱分析广泛应用于不同领域的科学研究和工业控制中。
它可用于分析材料的元素组成、碳氢含量、表面产物分析、杜仲树环境激病生理机制分析等等。
它还可以用于分析矿石、矿渣和环境样品中的重金属含量，用于质量控制、研发和材料鉴定等。
综上所述，X射线荧光光谱分析是一种常用的非破坏性分析技术，可以用于确定样品中元素的种类和相对含量。
它的基本原理是利用材料在受到高能X射线照射后发射特定能量的荧光X射线。
X射线荧光光谱仪的原理
X射线荧光光谱仪的原理X射线荧光光谱仪具有重现性好，测量速度快，灵敏度高的特点。
能分析B(5)～U(92)之间所有元素。
样品可以是固体、粉末、熔融片，液体等，分析对象适用于炼钢、有色金属、水泥、陶瓷、石油、玻璃等行业样品。
无标半定量方法可以对各种形状样品定性分析，并能给出半定量结果，结果准确度对某些样品可以接近定量水平，分析时间短。
薄膜分析软件FP-MULT1能作镀层分析，薄膜分析。
测量样品的尺寸要求为直径51mm，高40mm。
X射线荧光光谱仪的基本原理：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。
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。
用X射线照射试样时，试样可以被激发出各种波长的荧光X射线，需要把混合的X射线按波长（或能量）分开，分别测量不同波长（或能量）的X射线的强度，以进行定性和定量分析，为此使用的仪器叫X射线荧光光谱仪。
X射线荧光光谱仪分为波长色散、能量色散、非色散X荧光、全反射X荧光。
波长色散X射线荧光光谱采用晶体或人工拟晶体根据Bragg定律将不同能量的谱线分开，然后进行测量。
波长色散X射线荧光光谱一般采用X射线管作激发源，可分为顺序式(或称单道式或扫描式)、同时式(或称多道式)谱仪、和顺序式与同时式相结合的谱仪三种类型。
顺序式通过扫描方法逐个测量元素，因此测量速度通常比同时式慢，适用于科研及多用途的工作。
同时式则适用于相对固定组成，对测量速度要求高和批量试样分析,顺序式与同时式相结合的谱仪结合了两者的优点。
标签:X射线荧光光谱仪。
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一 X射线荧光光谱分析原理利用初级X射线光子或其他微观离子激发待测物质中的原子，使之产生荧光(次级X射线)而进行物质成分分析和化学态研究的方法。
按激发、色散和探测方法的不同，分为X射线光谱法(波长色散)和X 射线能谱法(能量色散)。
当原子受到X射线光子(原级X射线)或其他微观粒子的激发使原子内层电子电离而出现空位，原子内层电子重新配位，较外层的电子跃迁到内层电子空位，并同时放射出次级X射线光子，此即X射线荧光。
较外层电子跃迁到内层电子空位所释放的能量等于两电子能级的能量差，因此，X射线荧光的波长对不同元素是特征的。
根据色散方式不同，X射线荧光分析仪相应分为X射线荧光光谱仪(波长色散)和X射线荧光能谱仪(能量色散)。
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。
它由样品室、狭缝、测角仪、分析晶体等部分组成。
通过测角器以1∶2速度转动分析晶体和探测器，可在不同的布拉格角位置上测得不同波长的X射线而作元素的定性分析。
探测器的作用是将X射线光子能量转化为电能，常用的有盖格计数管、正比计数管、闪烁计数管、半导体探测器等。
记录单元由放大器、脉冲幅度分析器、显示部分组成。
通过定标器的脉冲分析信号可以直接输入计算机，进行联机处理而得到被测元素的含量。
X射线荧光能谱仪没有复杂的分光系统，结构简单。
X射线激发源可用X射线发生器，也可用放射性同位素。
能量色散用脉冲幅度分析器。
探测器和记录等与X射线荧光光谱仪相同。
X射线荧光光谱仪和X射线荧光能谱仪各有优缺点。
前者分辨率高，对轻、重元素测定的适应性广。
对高低含量的元素测定灵敏度均能满足要求。
后者的X射线探测的几何效率可提高2～3数量级，灵敏度高。
可以对能量范围很宽的X射线同时进行能量分辨(定性分析)和定量测定。
对于能量小于2万电子伏特左右的能谱的分辨率差。
X射线荧光分析法用于物质成分分析，检出限一般可达10-5～10-6克／克(g／g)，对许多元素可测到10-7～10-9g／g，用质子激发时，检出可达10-12g／g；强度测量的再现性好；便于进行无损分析；分析速度快；应用范围广，分析范围包括原子序数Z≥3的所有元素。
除用于物质成分分析外，还可用于原子的基本性质如氧化数、离子电荷、电负性和化学键等的研究。
二企业挑选X线荧光光谱仪的基本准则应该包括满足要求、优良性能和低购入成本三个方面。
1．满足使用要求是最基本要素X射线荧光光谱仪是公认的RoHS筛选检测首选仪器，由于其检测速度快、分辨率高、实施无损检测，所以被广泛采用。
但是这种仪器价格不菲，都在几十万元上下，购买时应该慎重考虑。
X线荧光光谱仪品牌繁多，又以进口为主。
在接触到这些光谱仪的经销员时，都能获得非常美好的解说印象，以至于分不出谁好谁差了。
到底如何评价？怎样才能从诸多品牌规格的光谱仪中选出最适合于自己的一款机型？我们多数人，不懂X线荧光光谱仪，不知道该从哪些数据指标入手来权衡。
我以为，我们挑选X线荧光光谱仪仅仅是为了使用，太深奥的原理结构大可不必细究，最核心最本质的还是老话：价廉物美、高性价比。
首先划出基本框框：满足使用要求。
这一条是根本。
在《电子信息产品有毒有害物质的检测方法》标准文本里提到：“用能量散射X射线荧光光譜法（ED－XRF）或波长散射X射线荧光光譜法（WD－XRF）对试样中目标物进行测试，可以是直接测量样品（不破坏样品），也可以是破坏样品使其达到”均匀材料”（机械破坏试样）后测试。
”能真正准确无误地将试样筛选出合格、不合格、不确定三种类型，而且能最大限度地缩小“不确定”部分就是好仪器。
但是筛选图的就是快，在保证既定准确度的情况下尽可能快速检测。
尤其是企业选购，光谱仪是做日常RoHS监督检测用，非常看重这一点。
所以，能够准确无误地将试样筛选出合格、不合格、不确定三种类型，又能最大限度地缩小“不确定”部分，而且全部过程是在极短的时间内完成的X射线荧光光谱仪是满足使用要求的光谱仪。
仅这一条，就应当将一些简易的、便携式、一个试样要多次测量才能获得结果的简陋装置加以排除。
在满足要求的情况下，再从以下原则出发，就不难挑选出称心的光谱仪。
2性能（1）性能无疑是评估光谱仪非常重要的指标性能优异的光谱仪做筛选检测能准确无误地排查合格和不合格，并将不确定的灰色部分压缩到最小；有的光谱仪铅砷不分、镉的特征譜线与X光管铑电极的特征譜线重叠等。
经常误判；有的光谱仪检测镉的灵敏度不够高，不能准确判定镉；大部分光谱仪的检测稳定性受到X光管老化、环境温度、电源波动等影响，使数值不准。
由于性能不足，可能发生错判、误判、无法判定等事件频发，不确定的灰色部分比例大增。
其后果必然是成本显著提高、风险增加。
有的光谱仪X射线漏泄严重，危及操作者安全。
更不可取。
（2）几个关键性能1） X光管的电极材料目前X线荧光光谱仪基本上采用铑靶X光管，个别有钨靶X光管的。
A．铑（Rh）靶：铑的特征譜线与镉的特征譜线重叠；铑电极发射强度不够高，对于镉的筛选排查不胜任。
B．钨（W）靶：钨的特征譜线远离RoHS的5种元素特征譜线，无譜线重叠；发射强度高，能提高元素检测下限值。
2）检测器A．SDD：新型的SDD检测器属高纯硅检测器，稳定性好，检测灵敏度高。
B．SSD：老款的SSD检测器属硅锂检测器，漂移大，检测灵敏度低。
3）检测方法和软件A．FP法、部分检量线法：稳定性差。
B．带补正的相对检量线法：可以自动补偿环境条件变化、X光管老化、供电变化等对检测数据的影响。
4）X线束光斑直径A．光斑直径大小在使用中会体现出一些差别。
目前光斑直径从0.1mm 到15mm不等。
光斑小不受试样面积限制，光斑大受材料不均匀性影响小。
B．光斑大小间接反映X光束的能效。
大光斑（几mm到十几mm）通常采用准直器整理光束，被遮挡部分白白浪费掉；1mm以下小光斑采用导管整理光束，能量损失较少。
C．光斑大小根据实际测量需要选择，光束能量损失通常制造商在软件、滤光片等方面做适当补偿。
3．成本光谱仪的市场价格从30万元上下到80万元左右，往往以面谈成交。
为什么要面谈？因为有太多的“八卦”。
购买者需对光谱仪有细致的了解，不能光看报价，还应清楚购入后的使用成本和维护费用。
使用成本可能远远超过报价。
这是制造成本转移的后果。
（1）购买成本价位越低越好。
但是有美元报价、RMB报价；有含增值税报价、不含税报价；有香港提货价、北京落地价、安装到位价，等等，要问清楚。
（2）使用成本使用成本是隐含成本，往往被忽略。
其实好多商品用廉价的材料、简单的技术、粗糙的工艺将售价压缩很低，用户在使用中发现故障多、不准确、判断错误、效率低下等带来的浪费远较采购节省大得多。
在光谱仪上体现的使用成本表现在如下方面：1）检测速度能体现工时、仪器折旧、工期进度等直接费用的经济性；2）灵敏度决定筛选范围，决定能否减少或免去理化分析，反映出是节省钱还是不停地花冤枉钱；3）使用寿命例如同样标定5000小时的设备寿命，每天工作8小时，X射线有效激发时间约2小时，折合有效工作时间为8年。
由于测量机制不同而使用寿命相去甚远。
一个试样在这台光谱仪上检测只需激发一次X光管，而在那台光谱仪上检测却要激发3次，激发三次的那台光谱仪使用寿命只剩不到3年了。
意味着3年后还需再花同样的钱购买新的光谱仪。
4）操作成本操作简单和操作复杂会带来操作成本的差异。
包括操作者素质培训和工薪。
（3）维护成本1）冷却许多使用SDD检测器的，必须配备液氮冷却系统，而采用SSD检测器的仅需要简单的珀尔帖冷却，前者平添许多维护成本。
2）校准绝大多数的荧光光谱仪在工作中经常需要校准，以保证每次检测的准确性。
为此有的光谱仪干脆每测一次之前自动校准一次，这种经常性的校准不仅耗费时间，而且耗费资源。
时间和资源都将进入成本。
3）售后服务售后服务的及时和完备性是保证设备高效运转，发挥最大潜能的保障。
误工的损失可能意想不到的大。
（4）真实成本明面上的售价必须考虑，隐含着的使用成本和维护成本绝对不能忽视，这些隐含成本大的惊人，不消一两个月功夫，一台光谱仪的钱就搭进去了；而且这个隐含成本与时俱增。
4．安全性（1）人身安全绿色制造、RoHS法规的最根本的出发点是环保和健康；有这样的光谱仪，自身是检测有毒物质的仪器却使用铅来防护X射线漏泄；无X射线漏泄的仪器才能有人身安全的保障。
（2）数据安全：数据是检测的最终成果，数据保存、保真始终处于第一位。
5．其他1）体积小重量轻好：移动便捷。
2）软件支持：扩充用途。
3）试料箱：大的试料箱，可以满足较大试样的测试。
三有关[XRF]X射线荧光分析技术应用的原理分析及误区X射线荧光分析作为工业分析技术经历了几十年的发展历程，在水泥制造业已得到广泛应用。
我国水泥工业中X射线荧光分析技术的应用和发展，基本上是在近25年中实现的。
上个世纪七十年代末八十年代初，一方面随着大量新型干法水泥生产线的成套引进，大型X荧光光谱仪开始出现在我国水泥工业，另一方面，随着钙铁分析仪的研制成功，钙铁分析仪在水泥生产过程控制中迅速普及，形成了高端产品和低端产品两翼齐飞的局面；八十年代后期，采用管激发、Si(Li)半导体探测器的X射线荧光能谱仪曾一度受到关注，但到了九十年代初期，国产的源激发正比计数管多元素分析仪，以其简单实用的结构和价格低廉的优势迅速进入市场，成为以水泥工业为主要对象的中档产品；世纪之交前后，针对工业分析应用开发的小型多道X荧光光谱仪，随着我国水泥工业结构调整的步伐得以大量应用。
可以说，目前在水泥制造业，X射线荧光分析仪的应用是处于百花齐放的时代。
这种局面给用户带来了多种选择，同时也形成一些误区。
本文试图跳出X荧光分析技术领域学术研究和商业行为的圈子，从水泥制造业应用X荧光分析技术的角度，提出一些避免误区的观点。
1．X射线荧光分析基本原理荧光，顾名思义就是在光的照射下发出的光。
X射线荧光就是被分析样品在X射线照射下发出的X射线，它包含了被分析样品化学组成的信息，通过对上述X射线荧光的分析确定被测样品中各组份含量的仪器就是X射线荧光分析仪。
从原子物理学的知识我们知道，对每一种化学元素的原子来说，都有其特定的能级结构，其核外电子都以各自特有的能量在各自的固定轨道上运行，内层电子在足够能量的X射线照射下脱离原子的束缚，成为自由电子，我们说原子被激发了，处于激发态，这时，其他的外层电子便会填补这一空位，也就是所谓跃迁，同时以发出X射线的形式放出能量。
由于每一种元素的原子能级结构都是特定的，它被激发后跃迁时放出的X射线的能量也是特定的，称之为特征X射线。
通过测定特征X射线的能量，便可以确定相应元素的存在，而特征X射线的强弱（或者说X射线光子的多少）则代表该元素的含量。