X荧光分析原理
x射线荧光分析原理
x射线荧光分析原理
X射线荧光分析是一种先进的、准确的、高效的分析方法，它可以用来测定深奥但重要的物质，如金属元素、离子、元素和放射性物质。X射线荧光分析的基本原理是：当高能X射线照射在一种特殊的物质，如金属，其能量会被物质吸收，在金属的内部耗能的过程中，金属元素原子会发射出一种称为荧光线的光，然后将这种荧光线检测出来，就可以得出物质中存在的金属元素成分。
X射线荧光分析总共可以分为两个步骤：一是X射线照射，二是荧光信号检测。在X射线照射的过程中，X射线是由X射线源发出的，如X射线灯、X射线压缩机或X射线管。然后X射线源的X射线由物质吸收，物质内部的原子经过耗能的过程发出一种称为荧光线的光，从而激发了物质的荧光。
接下来就是荧光信号检测，荧光信号检测也就是检测这些激发出来的荧光线，该过程中，首先将X射线荧光检测器与X射线源连接，然后通过X射线荧光检测器将检测到的荧光信号转换为电信号，从而得到物质中的金属元素成分。
X射线荧光分析是一种功能强大的分析技术，用于各种材料的分析测量，它可以快速、精确鉴定物质成分，并有效地鉴定出深层次、微小结构和微量物质。X射线荧光分析可以检测物质中的金属元素，离子，元素和放射性物质，它也可以用于医疗成像和药物反应测试等。
此外，X射线荧光分析还可用于破坏检测，以便鉴别和识别出各种物质的原始成分特性，其优势在于能够快速、精确的测定出物质的
组成成分，在医学方面，用于分析物质的成分是十分必要的，从而为临床诊断提供帮助。
总之，X射线荧光分析是一种功能强大的分析技术，它不但可以高效、准确的测定深奥而重要的物质成分，还可以用于破坏检测，鉴别和识别出各种物质的原始成分特性，在医疗方面也能够提供强大的帮助。X射线荧光分析技术的应用已经广泛，随着科学技术的发展，X射线荧光分析技术将更加得到认可，提供更多的应用前景。
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射线荧光光谱仪的工作原理主要包括两个部分：激发源和探测系统。
首先，X射线管是该仪器的主要组成部分之一。它可以产生X射线，也被称为一次X射线，这些X射线被用来激发被测样品。
其次，当一次X射线（也被称为入射X射线）照射到被测样品时，样品中的原子会吸收这些X射线，然后从它们的内层电子中释放出内层电子，此时外层电子会跳入这个能级，产生特征的X射线（也被称为二次X射线），其波长或能量是特定元素的标识。这些特征的X射线接着会被探测系统测量和收集。
最后，仪器软件将这些信息转换成样品中各种元素的种类及含量。这种转换是基于荧光X射线的波长或能量与元素种类之间的特定关系。只要测出荧光X射线的波长或者能量，就可以知道元素的种类。同时，由于元素含量和荧光X射线的强度之间有一定的关系，所以可以根据强度进行元素的定量分析。
X荧光光谱仪的原理及应用
X荧光光谱仪的原理及应用
X荧光光谱仪的原理是基于激发态和基态之间的能量转移过程。当样
品受到特定波长的激发光照射时，部分激发光能将样品中的原子或分子从
基态激发到激发态。此时，激发态的物质会经历自发辐射或受到外界环境
的影响而发生非辐射能量传递，将激发态的能量以光的形式释放出来，形
成荧光信号。通过检测和分析这种荧光信号，可以得到样品的荧光强度和
荧光光谱。
1.生物医学研究：X荧光光谱仪可以用于分析细胞内的荧光标记物、
药物的分子鉴定、蛋白质结构研究等。它可以帮助研究人员了解生物分子
的结构特征、相互作用和功能。
2.环境监测：X荧光光谱仪可以用于监测水、大气和土壤中的污染物。通过测量样品的荧光强度和荧光光谱，可以快速检测和定量分析有害物质
的存在和浓度，对环境污染进行监测和评估。
3.食品安全：X荧光光谱仪可以用于检测食品中的添加剂、残留农药
和重金属等有害物质。它可以高效地进行食品检测和质量控制，保障食品
安全。
4.化学分析：X荧光光谱仪可以用于分析和鉴定有机物和无机物。它
可以测定样品中的元素含量、结构确定和化学反应动力学研究等。
除了以上应用，X荧光光谱仪还可以用于材料科学研究、生化分析、
药物研发等领域。它具有灵敏度高、快速分析、非破坏性检测等优点，并
且能够分析复杂样品，得到可靠的分析结果。
总之，X荧光光谱仪的原理是基于激发态和基态之间的能量转移过程，通过测量荧光信号的强度和光谱，可以实现对样品的定性和定量分析。它
的应用涵盖了生物医学、环境监测、食品安全、化学分析等多个领域，对科学研究和工业生产具有重要意义。
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
x荧光原理
x荧光原理
荧光是一种常见的物理现象，它是由物质受到能量激发后发出的可见光。x荧光是指当物质受到x射线激发后发出的荧光。x射线是一种高能电磁波，具有很强的穿透能力，常用于医学影像、材料检测和科学研究等领域。x荧光原理的研究和应用对于这些领域具有重要意义。
x荧光的产生是基于能量转移和电子激发的过程。当x射线照射到物质上时，其能量会被物质吸收。这些能量被吸收后，会激发物质中的电子跃迁到高能级。随后，这些电子会迅速返回基态并释放出能量。这种能量的释放就形成了x荧光。
x荧光的特点在于其发射光谱与激发光谱不同。激发x射线的能量范围决定了荧光的发射能量范围。不同的物质在接受相同能量的x 射线激发时，会发出不同颜色的荧光。这是因为不同的物质具有不同的能级结构和分子组成，导致其电子跃迁的能量差异。
x荧光的应用十分广泛。在医学影像中，常用的x荧光物质是含有重金属的造影剂。这些造影剂在人体内部组织吸收x射线后，会发出荧光，通过检测和分析这些荧光可以得到人体内部的影像。这种方法被广泛应用于骨科、神经科和肿瘤科等领域。
在材料检测中，x荧光也被用于分析和检测材料的成分和结构。通过测量物质发出的荧光光谱，可以确定物质的元素组成和化学结构。
这种方法常用于金属合金、陶瓷材料和半导体材料等的分析和质量控制。
在科学研究中，x荧光也扮演着重要的角色。通过研究不同物质的x 荧光特性，可以深入了解物质的电子结构和能级跃迁过程。这对于研究量子力学和材料科学等领域具有重要意义。
除了以上应用之外，x荧光还被用于环境监测、食品安全和艺术保护等领域。例如，通过检测环境中的重金属离子的x荧光可以评估环境的污染程度；通过检测食品中的添加剂和污染物的x荧光可以确保食品的安全性；通过检测文物和艺术品中的颜料和染料的x荧光可以进行文物保护和鉴定。
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射线荧光成像原理
x射线荧光成像原理
X射线荧光成像原理是基于X射线与物质相互作用产生的荧光效应。当X射线照射到物质上时，物质中的原子会吸收X 射线能量，并释放出荧光。荧光波长与原子的原子序数有关，因此不同元素在X射线荧光成像中显示出不同的颜色和亮度。通过对荧光信号的检测和分析，可以确定物质中元素的种类和含量，从而实现X射线荧光成像。
X射线荧光光谱(XRF)分析
使用XRF光谱仪测量样品中各元素的荧光光谱，记录荧光X射线 光子的能量和强度。
利用专业软件对测量数据进行处理和分析，包括背景扣除、校 正、谱线识别和浓度计算等步骤，最终得到样品中各元素的含
量。
06 XRF分析的局限性及未来 发展
实验室用XRF分析仪的优点是高精度、 高分辨率、可重复性好，适用于材料 科学、化学、生物学等领域。
工业在线XRF分析系统
01
工业在线XRF分析系统是一种用于工业生产过程中实时监测和控制的 系统。
02
工业在线XRF分析系统通常安装在生产线上的关键位置，对生产过程 中的物料进行实时检测和分析。
03
工业在线XRF分析系统具有高可靠性、高稳定性和长寿命等特点，能 够在恶劣环境下持续工作。
用于测定土壤、水、大气等环境样品中污染物的种类和含量，为环境 监测和治理提供依据。
02 XRF分析仪器
便携式XRF分析仪
便携式XRF分析仪是一种轻便 、易于携带的仪器，适用于现
场快速检测和样品筛选。
便携式XRF分析仪通常采用电 池供电，便于在野外或无电源
环境下使用。
便携式XRF分析仪具有较小的检 测范围，通常用于元素周期表 中的轻元素分析。
校正方法
常用的校正方法包括标准样品法、内 标法、经验系数法等。这些方法通过 引入已知浓度的标准样品或使用特定 元素作为内标来修正基体效应，从而 提高定量分析的准确性。
x荧光光谱仪工作原理
x荧光光谱仪工作原理
X荧光光谱仪的工作原理是基于荧光原理，它的工作原理是当样品受到X射线激发后，样品中的原子会被激发到高能态，然后再回到低能态时释放出荧光。通过测量荧光的强度和荧光峰的位置，可以确定物质的成分和浓度，从而实现对样品的分析。
X荧光光谱仪具有极强的效率和准确的测试能力，它能够快速准确地分析全元素，因此，它在科研及工业等领域有广泛的应用。
x射线荧光分析原理
x射线荧光分析原理
X射线荧光分析原理是一种无损分析技术，通过样品中的元素发射的特征X射线进行分析。该技术基于原子的特性，当样
品受到X射线照射后，其内部原子会受到激发，然后返回稳
定状态时会发出特定的能量X射线。
X射线荧光分析仪器主要由X射线源、样品台和能谱仪组成。首先，X射线管产生高能的X射线，这些X射线经过准直器
照射到样品上。样品吸收了一部分X射线，并将其中的一部
分能量转化为内部原子的电磁能量。
被激发的原子将返回基态时，会发出特定能量的荧光X射线。这些荧光X射线由能谱仪探测到，并进行能量分析。能谱仪
可以根据不同能量的X射线，将其转化为电信号，并生成能
谱图。
根据荧光X射线的特征能量，可以确定样品中存在的元素以
及其相对含量。每个元素都有自己独特的能量谱线，因此可以通过比较荧光X射线的能谱图与标准库中的谱线进行定性和
定量分析。
X射线荧光分析具有灵敏度高、分析速度快、多元素同时分析的特点。它被广泛应用于材料分析、环境监测、地质矿产勘探等领域。由于其非破坏性和准确性，X射线荧光分析成为一种重要的分析技术。
x射线光谱仪的工作原理
x射线光谱仪的工作原理
x射线荧光分析技术作为一种快速分析手段，为我国的相关生产企业提供了一种可行的、低成本的、并且是及时的，检测、筛选和控制有害元素含量的有效途径；相对于其他分析方法。
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。
x射线荧光光谱仪的工作原理：
x射线是用高速电子轰击原子的内层电子，使之处于高激发状态，同时外层的电子跃迁到缺少电子的内层轨道。在此过程中会伴随着以电磁波形式释放的能量。这种释放能量的电磁波能量大，波长小，肉眼不可见，称之为x射线。
x射线荧光的波长是以受激物质（待测物质）的原子序数为特征的，原子序数越大的物质波长越短。各种不同的元素都有本身的特征x射线荧光波长，这是用x射线荧光原理的x射线荧光光谱仪进行定性分析的依据;而元素受激发射出来的特征x射线荧光的强度则取决于该元素的含量，这是定量分析的依据。
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
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射线荧光分析仪原理
x射线荧光分析仪原理
X射线荧光分析仪原理。
X射线荧光分析仪（XRF）是一种非破坏性的分析技术，广泛应用于金属、矿石、化工、环境监测等领域。它能够快速、准确地分析样品中的元素成分，具有操作简便、分析快速、样品准备简单等优点。本文将介绍X射线荧光分析仪的原理
及其应用。
X射线荧光分析仪是利用X射线与物质相互作用的原理进行元素分析的仪器。
当样品受到X射线照射时，样品中的原子会吸收X射线的能量，部分原子的内层
电子被激发到高能级，随后电子会向低能级跃迁，释放出特征性的荧光X射线。
这些荧光X射线的能量和强度与样品中元素的种类和含量成正比关系。X射线荧
光分析仪通过测量样品荧光X射线的能谱，从而确定样品中元素的含量。。
X射线荧光分析仪的主要组成部分包括X射线源、样品台、能谱仪及数据处理
系统。X射线源是X射线荧光分析仪的核心部件，它能够产生高能量的X射线。
当X射线照射到样品上时，样品会产生荧光X射线。荧光X射线经过能谱仪的检
测和分析，最终得到样品的元素成分及含量。数据处理系统对能谱进行处理和分析，得出最终的测试结果。
X射线荧光分析仪具有许多优点。首先，它能够对样品进行非破坏性分析，不
需要对样品进行特殊处理，能够保持样品的完整性。其次，X射线荧光分析仪具有高分辨率、高灵敏度和高准确性，能够对微量元素进行准确分析。另外，它的分析速度快，能够在几分钟内完成对多种元素的分析。因此，X射线荧光分析仪被广泛应用于金属材料、矿石、地质样品、环境监测等领域。
在实际应用中，X射线荧光分析仪需要注意一些问题。首先，样品的制备和放
X射线荧光光谱仪的基本原理及应用
常用分光晶体的2d值及适用范围
2.5 探测器
探测器是X荧光光谱仪中用来测定X射线信号的装置，它 的作用是将X射线荧光光量子转变为一定数量的电脉冲， 表征X射线荧光的能量和强度，实质上是一种能量—— 电量的传感器
检测器的工作原理: 入射X射线的能量和输出脉冲的大 小之间有正比关系，利用这个正比关系进行脉冲高度分 析。
布拉格方程
此式的物理意义在于：规定了X射线在晶体内产生衍射 的必要条件，只有d、θ、λ同时满足布拉格方程时， 晶体才能产生衍射。
定律3 比尔-朗伯定律
比尔-朗伯定律（Berr-Lambert‘s law），是反应样品吸 收状况的定律，涉及到理论X射线荧光相对强度的计算问题。
当X射线穿过物质时，由于物质产生光电效应、康普顿 效应及热效应等，X射线强度会衰减，表现为改变能量或者 改变运动方向，从而使向入射X射线方向运动的相同能量X 射线光子数目减少，这个过程称作吸收。
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。
注意事项：
（1）避免缩孔，气泡。 （2）防止偏析。 （3）需要考虑样品热处理过程
X射线荧光分析的基本原理
X射线荧光分析的基本原理
X射线荧光分析（X-ray fluorescence analysis）是一种非破坏性的元素分析技术，通过测量物质在X射线或γ射线激发下发射的特定波长的荧光辐射来确定样品中的各种元素的含量和成分。X射线荧光分析基于X射线的两个基本原理：X射线激发和荧光发射。
首先，当物质受到高能X射线或γ射线的激发时，其原子吸收X射线的能量，电子从内层壳跃迁到外层壳。这个过程中，电子吸收的能量等于电子离开的能量差。能量差与特定的化学元素有关，所以每个化学元素都会有其特定的能级结构。
其次，受激的原子在极短的时间内重新排列，电子从外层壳跃迁回内层壳。这个过程中，发出的辐射能量等于电子在跃迁中吸收的能量差。这种发射辐射称为荧光辐射。
激发源通常是一根X射线管，其产生X射线的能量和特定波长根据分析的需要进行设置。X射线穿过样品时，样品中的原子吸收部分X射线的能量，电子跃迁并发射出特定波长的荧光辐射。荧光射线检测器负责检测和计数荧光辐射的强度，并将其转换为电信号传输给数据处理系统。
数据处理系统主要负责处理荧光辐射的信号，并利用荧光峰进行能量划分和峰面积计算，得到各元素的含量。
然而，X射线荧光分析也存在一些限制。首先，分析结果受样品的形态、存放条件、基质效应等因素的影响。其次，由于荧光信号强度很低，所以需要对比较浓缩的样品进行稀释处理，以避免过度荧光衰减。此外，X射线荧光分析的仪器设备较昂贵，需要专业的操作和维护。
总体而言，X射线荧光分析是一种重要的元素分析技术，被广泛应用于金属、土壤、矿石、陶瓷、建材、环境保护等领域，并在材料科学、地质学、生物学等研究领域中发挥着重要的作用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
色散
• Axios cement配置3块分光晶体
- LiF200测量K-U之间的所有元素 - PE002测量Al- Cl之间的元素
- PX1测量O-Mg之间的元素
探测
• • 探测器工作原理: 以X射线的粒子性为基础把X射线光子转换成可 测量的电压脉冲 。 闪烁计数器： 探测重元素和短波辐射 8 - 32keV NiKα 到 BaKα 流气正比计数器： 适用于轻元素和长波辐射的探测 0.1 - 8 keV BeKα 到 NiKα 封闭正比计数器: 中等原子序数元素和中波长辐射的探测 4 - 9keV VKα 到 ZnKα 或CeL 到 WLα （有寿命）
• 波长色散+能量色散型
XRF光谱仪类型
X射线荧光光谱仪按照射方式不同可分为两类 • 上照射式
典型的如帕纳科Cubix XRF
• 下照射式
典型的如帕纳科AxiosmAX
波长色散与能量色散的区别
波长色散使用晶体分光，而能量色散则不使用 波长色散测量峰高，而能量色散测量的是峰面积 波长色散可测量的元素范围从Be-U,而能量色散只能测量 Na-U之间的元素 能量色散对轻元素和重元素的分辨率不如波长色散，对 中等元素分辨率相当 波长色散通常使用大功率X光管，而能量色散则使用小功 率X光管
操作简便，自动化程度高。 。
XRF在水泥工业中应用
在水泥工业中XRF可用于下列材料的分析： 煤 石膏 铁矿石、硫酸渣 粘土 石英砂 石灰石、电石渣 生料 熟料、水泥 混合材（石灰石、矿渣、粉煤灰等）
XRF分析的原理
试样受X射线照射后，其中各元素原子的内壳层（K、L 或M壳层）电子被激发逐出原子而引起壳层电子跃迁， 并发射出该元素的特征X射线（荧光）。每一种元素都 有其特定波长（或能量）的特征X射线。通过测定试样 中特征X射线的波长（能量），便可确定试样中存在何 种元素，即为X射线荧光光谱定性分析。元素特征X射 线的强度与该元素在试样中的原子数量（即含量）成比 例。因此，通过测量试样中某元素特征X射线的强度， 采用适当的方法进行校准与校正，便可Biblioteka Baidu出该元素在试 样中的百分含量，即为X射线荧光光谱定量分析。
- X射线类型：SST-mAX，非钨灯丝、零挥发、金属陶瓷 超尖锐光管，Rh靶或其它靶材（对硅酸盐分析而言Rh靶 和Cr是最好的选择）
- 最大功率3KW - 最大管电压60kV,
- 最大管电流100 mA
激发源
X射线管输出依赖于下列因素： - 灯丝 - 加速电压 - 电流 - 真空 - 阳极靶材料 - 窗口
amplifier and multi-channel analyser Detector Secondary target
channel counts
energy (KeV)
X-ray tube
Sample
X光管产生的初级X射线先打在一个二次靶上，二次靶产生的荧光X射线
或散射X射线再照射在样品上，这种仪器的优点是可以实现选择性激发。
Lif200 crystal
色散
分光晶体在测角仪中的位置
色散
测角仪
- 出射角：40º - θ /2θ 独立驱动，同轴
- 在机器后面的电子线路架上有两块Position control PCB板，左面的一块为2θ 驱动板，右面 的一块为1θ 驱动板 - 晶体与探测器以1：2速度旋转
色散
分光晶体
激发源
• 滤光片的作用
- 消除光管特征线的干扰 - 微量分析时可提高峰/背比，获得较低的 LLD
- 减弱初级光束强度
- 抑制管光谱中的杂质谱
激发源
•滤光片的选择
样品
• 被X射线管产生的初级X射线辐照，发射特征X射线（荧光 X射线） • 特征X射线的强度与样品中元素的浓度成比例 • 特征X射线的波长反映了原子的特征，是X荧光定性分析 的依据（莫赛来定律）
样品
•特征X射线的产生
样品
•K和L系特征X射线部分能级图
样品
• K系线 如果电子空位产生于K壳层，那么原子跃迁产生的谱线称 为K系线 • L系线 如果电子空位产生于L壳层，那么原子跃迁产生的谱线称 为系线 • 无论定性分析还是定量分析都只用到Kα ,Kβ ,Lα 和Lβ 四 条线
样品
• 样品分析向下（在X光管Be窗的上方) • 样品规格：高度Max40mm,直径 Max50mm • 样品不能超高，直径必须>样杯Mask
探测
• 探测器（2θ ）与分光晶体（θ ）以2：1的速度旋转 • 探测器与分光晶体独立驱动 • 扫描角度： Flow&sealed 探测器 13°<2θ °<148° SC 探测器 0°<2θ °<104°
探测
流气探测器
＋HV(1700V)
前置放大器
探测
封闭探测器
探测
闪烁探测器
探测
• 复合探测器
样品
• 特征X射线的产生 - 利用初级X射线辐照样品； - 产生原子内壳层电子空位； - 原子跃迁发射X射线； 具有壳层电子空位的原子处于激发态，电子将重新排列， 外壳层电子向内壳层跃迁，填补内壳层的电子空位，同时 释放出跃迁能量，使原子回到基态。这跃迁能量以特征X射 线形式释放出来，或者能量转移给另一个轨道电子，使该 电子发射出来，即俄歇电子发射。
色散
布拉格衍射定律
Ray 1 Ray 1
Ray 2
布拉格衍射定律
Ray 2
n 2 x 2dSin
色散
分光晶体在测角仪中的位置
Specimen Primary collimator
Detector
Tube
θ
Secondary collimator 2θ CuKα θ = 22.5150° 2θ = 45.0300°
波长色散X射线光谱仪
Braggs Law : n=2dsin 布喇格方程
利用晶体的衍射特性区分不同元素发射的特征X射线。值得注意的是晶体 在空间顺序产生色散，而光栅在空间同时产生色散
波长色散X射线荧光仪结构及测量过程
波长色散X 射线荧光仪结构及测量过程
• 激 发 源 : 通常利用X射线管做激发源，产生初级X射线 • 样 品 : 被X 射线管产生的初级X射线辐照（激发），发射特征 X射线 • 色散系统 : 利用晶体的衍射原理，将样品组成元素发射的不同 波长的荧光 X 射线色散成波长单一的荧光X射线； • 探测系统 : 单色化的荧光X射线经探测器光电转换,由光信号转 变成电压脉冲信号； • 计数系统 : 用计算机能量多道分析器对脉冲信号进行计数； • 数据处理系统: 将X射线的强度转换为元素的浓度。
帕纳科能量色散X射线荧光光谱仪
Minipal4 Epsilon 5 Epsilon3
帕纳科波长色散X射线荧光光谱仪
典型的波长色散X射线光谱仪（顺序式）
Axios
AxiosmAX
帕纳科波长色散X射线荧光光谱仪
Cubix XRF Axiosfast
Venus200
能量色散X射线荧光光谱仪（直接激发）
样品
• Airlock 体积只有115cm3
• 自旋机构，30转/分 • 样品探测器
• Turret 包含两个位置
- Loading Position - Measuring Position
色散
• 基于布拉格原理将要分析的谱线从二次X射线谱中色 散出来
n 2dSin
• 要产生衍射，入射X射线的波长必须满足： λ <2d
•
•
探测
探测效率
1.2
Relative Sensitivity
1.0 0.8 0.6 0.4 0.2
Scint Duplex Flow
Ca Sc
Ti
V
Cr Mn Fe
Co
Ni
Cu
Zn
探测
• Axios cement配置
- Flow探测器适用于BeKα 到 NiKα 的测量 - Scint探测器适用于NiKα 到 BaKα 的测量
- 在Axios中封闭探测器通常不单独使用，而是与流 气探测器串联起来构成复合探测器。
- 将封闭探测器的入射窗串联在流气探测器的后窗。
- 复合探测器输出的计数率实际上是2个探测器的计 数率之和。
激发源
• 安全回路
- 阳极水温，阳极水流量，水位，水电导，阴极水 流量
- Axios顶部的X RAY ON指示灯（13W日光灯管）
- 控制面板上的X RAY ON指示灯 - X射线管上的高压电缆安全插头 - 测量腔安全压力传感器（30 to 40 hPa） - 高压钥匙开关触点
激发源
Axios cement荧光仪配置的X射线管
sample
channel counts
energy (KeV)
X-ray tube detector amplifier and multi-channel analyser
X光管产生的初级X射线直接照射在样品上，这种仪器的特点是光程
短，体积小，激发效率高。
能量色散X射线荧光光谱仪（二次靶激发）
激发源
• X光管由阳极靶（Rh）、阴极灯丝、Be窗口（75um)、 真空腔室、陶瓷绝缘体、阳极靶HT电源接头、阴极灯 丝电源接头、阳极冷却水管、阴极冷却水管和光管日 志电路等组成。
激发源
• 端窗X射线管 • 阳极靶加正高压，阴极灯丝接地(接地电阻<0.5Ω ) • 阳极靶用去离子水冷却，灯丝用外循环水冷却 • 99%以上的能量都转化为热能，只有不到1%的能量转化 为辐射能
XRF光谱仪类型
X射线荧光光谱仪按色散方式不同可分为两类： • 能量色散X射线荧光光谱仪：
利用半导体探测器和能量多道分析器对光谱直接进行分辨的仪器。
• 波长色散X射线荧光光谱仪：
利用晶体作为色散元件，对光谱进行分辨的仪器。
XRF光谱仪的类型
扫描型
• 波长色散型
固定道型 组合型（扫描型+固定道）
• 能量色散型: 直接激发、二次靶激发
Axios cement内部结构图
Axios cement内部结构图
激发源
• 产生初级X射线，激发样品原子 • X射线发射器 - 为X射线管提供高压 - 固态发生器，不需要水冷 - 最大输出功率2.4kW - 输出电压：20kV-60kV，步长1kV - 输出电流：10mA-100mA, 步长1mA - 打盹设置(Doze): 50kV/40mA - 休眠设置(Sleep): 50kV/20mA
激发源
• X射线管 - 激发源—激发样品原子，产生荧光X射线 - 波长色散X射线光谱仪需要有效的大激发功率，以很好 的进行测定；X射线管的稳定性和可靠性是非常重要的。 - 在灯丝(阴极)和靶阳极之间施加几千伏的电压，作为对 电子的加速电压。此电压常以千伏度量。阳极通常是铜， 而靶表面敷以高纯度的诸如Rh、Ag、Cr、Mo、W之类 元素的镀层。 - 用于波长色散X射线光谱测定的X射线管通常工作在14kW。此功率的大部分转化为热能，因此水冷却是必须 的。
X荧光培训
X射线荧光光谱（XRF）分析原理 荷兰帕纳科公司 杨成选
XRF分析的原因
分析速度快，分析时间从几十秒到几分钟内变化，取决于仪器类型和 通道个数。
分析元素范围广，可分析Be4 〜 U92 之间的80多种元素。 测定元素的含量范围宽，从ppm-100%都可直接进行分析 精密度高，重现性好。短期精度可达0.01%量级，长期精度 <0.05%。 可分析的样品类型多。对固体、液体、松散粉末、压片、玻璃熔融片、 滤纸等多种类型样品都可直接进行分析。
激发源
连续谱分布
1 I ( ) KiZ 1 2 min
激发源
Cr靶激发
激发源
Rh靶激发-重元素
激发源
Rh靶激发-轻元素
激发源
下照射式（分析面朝下）
激发源
• 在Axios上有7种规格滤光片可选： - Brass (100um - Brass (300um) - Brass (400um) - Al (200um) - Al (750um) - Pb (1000um) - Be (150um)
样品
• 样品传送系统 - 两位置转盘系统 - 标准配置为单进样，连续 装载为选购功能 - 空气中传送时间< 5秒 - 氮气中传送时间<15秒 - 真空中传送时间<10秒 - 氦气中传送时间<15秒
样品
• 样品传送系统包含下面的部件: - 控制电路SPC (SPECTRT-CNTR) PCB. - Cap - 转盘turret - 活塞plunger - 驱动Cap的汽缸 - 驱动plunger的汽缸 - 转盘电机M101 - 自旋电机M100