X荧光光谱法(XRF)解析(课堂PPT)
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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.
10
定性分析的步骤
选择测定条件:
测定的X射线: 4 9 I n 以 下 元 素 K ,5 0 S n 以 上 元 素 L
管电压－管电流：Rh靶
3kW
40kV,70mA,4kW40kV,95mA
15
检出限
对于固体和粉末样品,轻元素的检出 限为50µg/g,重元素为5µg/g.轻元素的灵 敏度低是因为它们的荧光产生率(变成X射 线的比率)小.
16
17
射
荧反
全
析
光 分
射 线
X
Total—Reflection X—Ray Fluorescence Analysis
X射线 荧光基础
光谱机理
21
但应该指出，与现代的其他多元素分析技术，如电 感耦合等离子体光谱(ICP-AEC)、电感耦合等离子 体质谱(ICP-MS)和仪器中子活化分析(INAA)相比，
XRF最明显的缺点就是灵敏度低、取样量大。
22
由于常规XRF的入
射束一般采用大于 40度的入射角，不
仅样品会产生二次 X射线，载体材料 也会受到激发从而 在记录谱上产生峰， 对测量形成干扰。
2
X射线荧光的种类
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. K层空缺时,电子由L层跃迁入K层,辐射出的 特征X射线称为 K 线;从M层跃迁入K层,辐 射出的特征X射线称为 K 线.同理L系X射线 也具有 L , L 等特征X射线.X射线荧光光谱 法多采用K系L系荧光,其他线系较少采用.
18
在光电吸收过程中，原 子内某些电子吸收了特 定能量后被逐出，在轨 道中形成空穴。
此时，其外层轨道电子 会发生跃迁来填补这些 空穴。
跃迁电子产生的空穴再 由外一层电子通过跃迁 填补。。。
如此继续，直至自由电 子进入轨道为止
19
X X
。 有的其以 该 受能每
相特中谱 激量一
应征的的 射 原的次
的，峰形 线 子释的
元表，式 可 的放跃
素明即记 被 二，迁
样谱录 探 次从都
品线下测 而伴
中原来 ， 射形随
含子。
并
线 。
成
有
20
在当今众多的元素分析技术中,X射线荧光技术是 一种应用较早，且至今仍广泛应用的多元素分析 技术。
曾经成功的解决了：矿石中Nb和Ta,Zr和Hf及单个稀土 元素（REE）的测定问题；地质与无机材料分析中工作 量最大，最繁重，最耗时的主次量组分快速全分析的难 题；以及高精度，海量地球化学数据的获取问题等等。
13
定量分析的方法
标准工作曲线法 内标法 基本参数法
14
基体效应
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(吸 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 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.在定量 分析时,尤其要注意基体效应的影响.
X荧光光谱法(XRF)
利用能量足够高的X射线 (或电子)照射试样,激发出来的 光叫X射线荧光.利用分光计分析 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.
1
X射线荧光分析原理
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, 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.谱线的 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, 测定谱线的强度,就可知道该元素的含量.
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.
9
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:
2dsin
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
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
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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 ( 4 9 I n 以 下 元 素 ) 或 L ( 5 0 S n 以 上 元 素 ) 与 标 样 相 应 谱 线 的 2 对 比 ， 进 行 初 步 判 定
少);分析元素为 5B92U
灵敏度低. 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 11Na92U 灵敏度高.需液氮冷却.
5
6
X射线管
波长色散型X射线荧光分析装置原理
7
Leabharlann Baidu
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; 冷却系统:用于冷却产生大量热的X射线管; 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射线荧光用分光元件和检
3
XRF之特点
谱线简单 分析灵敏度高:大多数元素检出限达105 ~108g/g 分析元素范围宽:B~U(5~92) 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%以内 制样简单:固体,粉末,液体,无损分析 分析速度快
4
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); 特点:分辨率好,定性分析容易(谱线重叠
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.
12
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．
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,同时也可以除
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,使
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,并处理统计测
量的数据,进行定性,定量分析,打印结果.
8
定性分析
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,即 元素的原子序数增加,X射线荧光的波 长变短,关系式为
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定性分析的步骤
选择测定条件:
测定的X射线: 4 9 I n 以 下 元 素 K ,5 0 S n 以 上 元 素 L
管电压－管电流：Rh靶
3kW
40kV,70mA,4kW40kV,95mA
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检出限
对于固体和粉末样品,轻元素的检出 限为50µg/g,重元素为5µg/g.轻元素的灵 敏度低是因为它们的荧光产生率(变成X射 线的比率)小.
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射
荧反
全
析
光 分
射 线
X
Total—Reflection X—Ray Fluorescence Analysis
X射线 荧光基础
光谱机理
21
但应该指出，与现代的其他多元素分析技术，如电 感耦合等离子体光谱(ICP-AEC)、电感耦合等离子 体质谱(ICP-MS)和仪器中子活化分析(INAA)相比，
XRF最明显的缺点就是灵敏度低、取样量大。
22
由于常规XRF的入
射束一般采用大于 40度的入射角，不
仅样品会产生二次 X射线，载体材料 也会受到激发从而 在记录谱上产生峰， 对测量形成干扰。
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X射线荧光的种类
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. K层空缺时,电子由L层跃迁入K层,辐射出的 特征X射线称为 K 线;从M层跃迁入K层,辐 射出的特征X射线称为 K 线.同理L系X射线 也具有 L , L 等特征X射线.X射线荧光光谱 法多采用K系L系荧光,其他线系较少采用.
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在光电吸收过程中，原 子内某些电子吸收了特 定能量后被逐出，在轨 道中形成空穴。
此时，其外层轨道电子 会发生跃迁来填补这些 空穴。
跃迁电子产生的空穴再 由外一层电子通过跃迁 填补。。。
如此继续，直至自由电 子进入轨道为止
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X X
。 有的其以 该 受能每
相特中谱 激量一
应征的的 射 原的次
的，峰形 线 子释的
元表，式 可 的放跃
素明即记 被 二，迁
样谱录 探 次从都
品线下测 而伴
中原来 ， 射形随
含子。
并
线 。
成
有
20
在当今众多的元素分析技术中,X射线荧光技术是 一种应用较早，且至今仍广泛应用的多元素分析 技术。
曾经成功的解决了：矿石中Nb和Ta,Zr和Hf及单个稀土 元素（REE）的测定问题；地质与无机材料分析中工作 量最大，最繁重，最耗时的主次量组分快速全分析的难 题；以及高精度，海量地球化学数据的获取问题等等。
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定量分析的方法
标准工作曲线法 内标法 基本参数法
14
基体效应
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(吸 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 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.在定量 分析时,尤其要注意基体效应的影响.
X荧光光谱法(XRF)
利用能量足够高的X射线 (或电子)照射试样,激发出来的 光叫X射线荧光.利用分光计分析 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.
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X射线荧光分析原理
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, 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.谱线的 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, 测定谱线的强度,就可知道该元素的含量.
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.
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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:
2dsin
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
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
11
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 ( 4 9 I n 以 下 元 素 ) 或 L ( 5 0 S n 以 上 元 素 ) 与 标 样 相 应 谱 线 的 2 对 比 ， 进 行 初 步 判 定
少);分析元素为 5B92U
灵敏度低. 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 11Na92U 灵敏度高.需液氮冷却.
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X射线管
波长色散型X射线荧光分析装置原理
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Leabharlann Baidu
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; 冷却系统:用于冷却产生大量热的X射线管; 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射线荧光用分光元件和检
3
XRF之特点
谱线简单 分析灵敏度高:大多数元素检出限达105 ~108g/g 分析元素范围宽:B~U(5~92) 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%以内 制样简单:固体,粉末,液体,无损分析 分析速度快
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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); 特点:分辨率好,定性分析容易(谱线重叠
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.
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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．
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,同时也可以除
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,使
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,并处理统计测
量的数据,进行定性,定量分析,打印结果.
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定性分析
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,即 元素的原子序数增加,X射线荧光的波 长变短,关系式为