X荧光光谱法(XRF)

定性分析的步骤
谱图解析: 谱图解析: 1)除掉靶发射的所有 除掉靶发射的所有Ｘ 1)除掉靶发射的所有Ｘ射线 2)查找 2)查找
Kα(49In以下元素)或Lα(50Sn以上元素)与标样相应谱线的2θ对比，进行初步判定
3)若存在 3)若存在 K β 或Lβ 谱线 ，则需进行强度比的计算以 确定该元素的存在． 确定该元素的存在． 4)微量元素 微量元素， 4)微量元素，有时只存在 Kα 线.
当样品中元素的原子受到高能X 当样品中元素的原子受到高能X射线照 射时,即发射出具有一定特征的X射线谱, 射时,即发射出具有一定特征的X射线谱, 特征谱线的波长只与元素的原子序数(Z) 特征谱线的波长只与元素的原子序数(Z) 有关,而与激发X射线的能量无关. 有关,而与激发X射线的能量无关.谱线的 强度和元素含量的多少有关,所以测定谱 强度和元素含量的多少有关,所以测定谱 线的波长,就可知道试样中包含什么元素, 线的波长,就可知道试样中包含什么元素, 测定谱线的强度,就可知道该元素的含量. 测定谱线的强度,就可知道该元素的含量.
定量分析
因为Ｘ 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 进行定量分析时需要标样． 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， 定分光晶体和检测器，统计测量样品发出 射线荧光的强度， 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， 样品和未知样品在同一条件下测定，确定 未知样品的含量． 未知样品的含量．
X射线荧光光谱仪器种类
波长色散型:分光元件(分光晶体+狭缝); 波长色散型:分光元件(分光晶体+狭缝); 特点:分辨率好,定性分析容易( 特点:分辨率好,定性分析容易(谱线重叠 );分析元素为 少);分析元素为 5 B → 92U 灵敏度低. 灵敏度低. 能量色散型:半导体检测器;分辨率差, 能量色散型:半导体检测器;分辨率差,定 性较难(谱线重叠多), ),分析元素为 性较难(谱线重叠多),分析元素为 11 Na → 92U 灵敏度高.需液氮冷却. 灵敏度高.需液氮冷却.
X射线管
波长色散型X射线荧光分析装置原理
X射线荧光光谱仪器组成
X射线发生系统:产生初级高强X射线,用于激发样品; 射线发生系统:产生初级高强X射线,用于激发样品; 冷却系统:用于冷却产生大量热的X射线管; 冷却系统:用于冷却产生大量热的X射线管; 样品传输系统: 样品传输系统:将放置在样品盘中的样品传输到测定位置 分光检测系统:把样品产生的X 分光检测系统:把样品产生的X射线荧光用分光元件和检 测器进行分光,检测; 测器进行分光,检测; 计数系统:统计,测量由检测器测出的信号, 计数系统:统计,测量由检测器测出的信号,同时也可以除 去过强的信号和干扰线; 去过强的信号和干扰线; 真空系统:将样品传输系统和分析检测系统抽成真空, 真空系统:将样品传输系统和分析检测系统抽成真空,使 检测在真空中进行(避免强度的吸收损失); 检测在真空中进行(避免强度的吸收损失); 控制和数据处理系统:对各部分进行控制, 控制和数据处理系统:对各部分进行控制,并处理统计测 量的数据,进行定性,定量分析,打印结果. 量的数据,进行定性,定量分析,打印结果.
检出限
对于固体和粉末样品, 对于固体和粉末样品,轻元素的检出 限为50 g/g,重元素为 g/g.轻元素的灵 50g/g,重元素为5 限为50 g/g,重元素为5 g/g.轻元素的灵 敏度低是因为它们的荧光产生率(变成X 敏度低是因为它们的荧光产生率(变成X射 线的比率) 线的比率)小.
问 题 讨 论
X射线荧光的种类
入射的X射线具有相对大的能量, 入射的X射线具有相对大的能量,该能量 可以轰击出元素原子内层中的电子. 可以轰击出元素原子内层中的电子. K层空缺时,电子由L层跃迁入K层,辐射出的 层空缺时,电子由L层跃迁入K 特征X 层跃迁入K 特征X射线称为 K α 线;从M层跃迁入K层,辐 射出的特征X 同理L 射出的特征X射线称为 K β 线.同理L系X射线 等特征X射线.X .X射线荧光光谱 也具有 Lα , Lβ 等特征X射线.X射线荧光光谱 法多采用K 系荧光,其他线系较少采用. 法多采用K系L系荧光,其他线系较少采用.
λ = 2d sin θ
定性分析的步骤
选择测定条件: 选择测定条件: 测定的X射线: 测定的X射线: 49 In以下元素 Kα , 50 Sn以上元素 Lα 管电压－管电流：Rh靶 管电压－管电流：Rh靶 3kW 40kV,70mA,4kW40kV,95mA 分光晶体：一般地，F~Mg用TPA晶体 晶体， 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 晶体， 晶体， Al~Si用PET晶体，P~Ar用Ge晶体，K~U用 LiF晶体 晶体． LiF晶体． 扫描速度： 扫描速度：一般为 2° ~ 8° / min
第九讲 X荧光光谱法(XRF) 荧光光谱法(XRF)
利用能量足够高的X 利用能量足够高的X射线 或电子)照射试样, (或电子)照射试样,激发出来的 光叫X射线荧光. 光叫X射线荧光.利用分光计分析 射线荧光光谱, X射线荧光光谱,鉴定样品的化学 成分称为X射线荧光分析. 成分称为X射线荧光分析.
X射线荧光分析原理
定量分析的方法
标准工作曲线法 内标法 基本参数法
基体效应
试样内部产生的X荧光射线, 试样内部产生的X荧光射线,在到达试 样表面前,周围的共存元素会产生吸收( 样表面前,周围的共存元素会产生吸收(吸 收效应).同时还会产生X ).同时还会产生 收效应).同时还会产生X荧光射线并对共存 元素二次激发(二次激发效应). ).因此即使含 元素二次激发(二次激发效应).因此即使含 量一样,由于共存元素的不同,X ,X荧光射线强 量一样,由于共存元素的不同,X荧光射线强 度也会有所差别,这就是基体效应. 度也会有所差别,这就是基体效应.在定量 分析时,尤其要注意基体效应的影响. 分析时,尤其要注意基体效应的影响.
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定性分析
从试样发出的X 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: Bragg公式表示 的固有波长,该波长可用Bragg公式表示 X射线荧光分析是已知分光晶体的晶面间 d,测定分光晶体对样品发射出的 测定分光晶体对样品发射出的X 距d,测定分光晶体对样品发射出的X射线 然后求出X 荧光的衍射角θ ,然后求出X射线荧光的波 由此确定元素的种类, 长 λ .由此确定元素的种类,进行元素分 通常被检测X 析.通常被检测X射线荧光的位置不用波长 表示, 表示. 表示,而是用 2θ 表示.
XRF之特点 XRF之特点
谱线简单 105 ~ 108 g / g 分析灵敏度高: 分析灵敏度高:大多数元素检出限达 分析元素范围宽:B~U(5~92) 分析元素范围宽:B~U(5~92) 定量分析线性范围宽: 定量分析线性范围宽:从常量至微量 分析方法的精密度高:误差一般在5% 5%以内 分析方法的精密度高:误差一般在5%以内 制样简单:固体,粉末,液体, 制样简单:固体,粉末,液体,无损分析 分析速度快
定性分析
基本原理:试样发出的X 基本原理:试样发出的X荧光射线波长 与元素的原子序数存在一定关系, 与元素的原子序数存在一定关系,即 元素的原子序数增加,X ,X射线荧光的波 元素的原子序数增加,X射线荧光的波 长变短, 长变短,关系式为 1 1 ( ) 2 = K (Z S ) λ 式中K ,S:随不同谱线系列而定的常 式中K ,S:随不同谱线系列而定的常 ;Z:原子序数 原子序数. 数;Z:原子序数.