X射线荧光分析仪构造及原理演示教学
X射线荧光光谱仪结构和原理
X射线荧光光谱仪结构和原理第一章X荧光光谱仪可分为同步辐射X射线荧光光谱、质子X射线荧光光谱、全反射X射线荧光光谱、波长色散X射线荧光光谱和能量色散X射线荧光光谱等。
波长色散X射线荧光光谱可分为顺序（扫描型）、多元素同时分析型（多道）谱仪和固定道与顺序型相结合的谱仪三大类。
顺序型适用于科研及多用途的工作，多道谱仪则适用于相对固定组成和批量试样分析，固定道与顺序式相结合则结合了两者的优点。
X射线荧光光谱在结构上基本由激发样品的光源、色散、探测、谱仪控制和数据处理等几部分组成。
§1.1 激发源激发样品的光源主要包括具有各种功率的X射线管、放射性核素源、质子和同步辐射光源。
波长色散X射线荧光光谱仪所用的激发源是不同功率的X射线管，功率可达4~4.5kW，类型有侧窗、端窗、透射靶和复合靶。
能量色散X射线荧光光谱仪用的激发源有小功率的X射线管，功率从4~1600W，靶型有侧窗和端窗。
靶材主要有Rh、Cr、W、Au、Mo、Cu、Ag等，并广泛使用二次靶。
现场和便携式谱仪则主要用放射性核素源。
激发元素产生特征X射线的机理是必须使原子内层电子轨道产生电子空位。
可使内层轨道电子形式空穴的激发方式主要有以下几种：带电粒子激发、电磁辐射激发、内转换现象和核衰变等。
商用的X射线荧光光谱仪中，目前最常用的激发源是电磁辐射激发。
电磁辐射激发源主要用X射线管产生的原级X射线谱、诱发性核素衰变时产生的γ射线、电子俘获和内转换所产生X射线和同步辐射光源。
§1.1.1 X射线管1、X射线管的基本结构目前在波长色散谱仪中，高功率X射线管一般用端窗靶，功率3~4KW，其结构示意图如下：X光管本质上是一个在高电压下工作的二极管，包括一个发射电子的阴极和一个收集电子的阳极（即靶材），并密封在高真空的玻璃或陶瓷外壳内。
发射电子的阴极，一般由螺旋状的灯丝组成，灯丝的材料是钨丝。
灯丝在一稳定的灯丝电流加热下发射电子，在灯丝周围形成一定密度的电子云，电子在阳极高压作用，被加速飞向阳极，与阳极材料中原子相互作用，发射X射线。
x荧光分析仪资料PPT课件
简单分拆后的样品应该如何评价—均质材料
• A) 大表面积样品（应用于所有样品）： 针对XRF而言，判定测试材料的均匀度主要来自于视觉和一些 有效的辅助信息。例如，样品在颜色、形状和形态上均表现的 很均匀，则基本上该样品是均匀度很高，从而分析前无需再进 行机械破坏处理。 典型实例如比较大的，延展过的塑料件，比如，CRT 监控箱， 塑料壳，厚的传送带，金属合金等等。 测试样品的附加信息必须能够确证其均匀度。例如，许多塑料 箱和金属外壳有油漆，甚至在塑料外壳内侧还敷有金属，这种 情况下，测试就需要在没有油漆和没有内敷金属的片断处进行， 从而需要对样品进行部分的分解，但不是破坏。 金属件可能会被镀上另一种金属，如镀锌，镀镉，镀铬。这些 可以通过相对比较高的镀层金属度数鉴别出来，铬有点例外， 因为一般铬的镀层都很薄。当您要分析基托材料时，必须将所 有的镀层都刮除，再进行检测。
脉冲
4 从探测器产生的信号被放大并传输至微处理器以 进行计数和运算
5 元素的强度数据被转化为含量数值；结果被储存 6 数据显示于操作屏幕 7 检测结果被存储在仪器内存中以便日后查看或者
下载至电脑
2021/3/12
X-Ray Source
Readout and Electronics
Detector
Sample
二、安全使用X射线仪器
➢辐射种类以及危害 ➢NITON公司XRF分析仪的安全性 ➢如何安全使用仪器
2021/3/12
核辐射的危害
✓核辐射的种类：αβγχ中子 ✓辐射无色无味，人类器官不能感知其存在！ ✓ 慢性照射在长时间内断断续续的暴露在低水平剂量的辐
射环境下。慢性照射产生的 作用，只有在照射后的一段时 间后，才可能被察觉。
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射线荧光光谱仪培训课件..
0.10
0.05 2
Cd
Ag
0.02 9
0.01 8
初级光束滤片
改善峰背比 • 750 mm Al filter, Soil sample
角色散
• 角色散 (dQ/dl) • nl = 2d.sinQ (Bragg公式)微分后得到:
dQ n dl 2d cos Q
• 角色散随衍射级数(n)和衍射角(Q)的增加而增加 • 角色散随晶体面间距(d)的减小而增加
EDXRF 和WDXRF光谱仪的优缺点
EDXRF 元素范围 检测限 Na－U（钠－铀） 分析轻元素不理想分析重元素较好 WDXRF Be－U（铍－铀） 对铍和所有较重元素都较好
灵敏度
分辨率 仪器费用 功率消耗 测量方式 转动部件
轻元素不理想，重元素较好
轻元素不理想，重元素较好 相对价廉 5－1000W 同时 无
轻元素尚可，重元素较好
轻元素较好，重元素不是很理想 相对昂贵 200-4000W 顺序/同时 晶体，测角仪
波长色散
• 使用单晶或多晶来衍射所分析的波长
波长色散谱仪组成
• X光管
• 分光系统 • 探测系统
X光管
• 端窗
• 阳极材料 • 窗口材料
• 激发 kV, mA
• 冷却 • 滤片
超尖锐端窗 X-ray Tube
12 11 30 0.403
B
C N Be Te-K U-In
探测器
• 探测器将 X射线光子转化成测量电压脉冲
• 各种探测器需要测量一定的波长范围
0.04 - 12nm (0.1 - 30 keV).
U La - I La & Te Ka - Be Ka
X荧光光谱仪的原理课件
分步说明
⑴X光管：
工作时灯丝通电加热，阴极受热发射电子， 因在阴极和阳极内加有高压，产生的电子就 被加速向阳极奔去，最后以高速撞击阳极， 阳极就发射初级X射线，在撞击过程中极大部 分电子动能转化成热能，只有约不到1%的动 能转化成X射线，因此阳极靶的温度非常高， 必须用水冷却。
⑵色散系统
❖ 初级X射线照射样品后，样品会发出由各组成元素生成的混杂 在一起的多色次级X射线，色散系统的任务就是要将某一待测 元素从上述混杂线中分离出来，送入探测器检测。
❖ 单道扫描型波长色散X荧光光谱仪是采用平行光结构，它的分 光元件（准直器和平面晶体），以及探测器都安装在测角仪装 置上，试样位置不变，测定时，晶体和探测器分别对来自试样 的次级射线作θ和2θ的相对运动，这时所需检测的谱线就被分离 出来，并被检出。
❖ 单道扫描型仪器在测定时是一个元素测完后再测一个元素的， 因此测定周期较长，但是它的测定范围很广，只要配置足够的
闪烁材料时会发出可见光，当闪烁晶体发出的可见光极的阳极和光阴极组成，打拿极以连续增热方式 排列，以相继一级级地加速由光阴极发出的光电子，根据打拿 极的数量和光电倍增管使用的高压，在内部最后可放大到 105~106数量级。
❖ 闪烁计数器也是正比计数器，它产生的脉冲幅值和入射光子能 量成正比，脉冲强度和光子数成正比。它用于波长较短的X射 线检测。
衍射光
衍射光
二次准直器
平行光 晶体
样品 准直器
探测器
❖ 总之，X射线荧光分析（XRF）是用来测定样品中的元素组 成，即完成元素分析；而X射线衍射分析(XRD) 是用来测定样 品中的化合物，即完成物相分析。
❖ 所有XRF和XRD光谱仪测量的都是强度.仪器只有经过标准 物质校准后才能求得浓度,需要强调的是XRF光亮计是一种非常 准确的比较器,但最终的分析准确度,完全取决于用于校准物质 的质量.
X射线荧光光谱法PPT课件
Thank You
在别人的演说中思考，在自己的故事里成长
Thinking In Other People‘S Speeches，Growing Up In Your Own Story
讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
返回当试样受到x射线高能粒子束紫外光等照射时由于高能粒子或光子与试样原子碰撞将原子内层电子逐出形成空穴使原子处于激发态这种激发态离子寿命很短当外层电子向内层空穴跃迁时多余的能量即以x射线的形式放出并在教外层产生新的空穴和产生新的x射线发射这样便产生一系列的特征x射线
X射线荧光光谱法
1.X射线荧光光谱法简介 2.方法和原理 3.仪器结构和原理
特征x射线是各种元素固有的，它与元素 的原子系数有关。两者有这样的关系：
式中k,S是常数，所以只要测出了特征x射 线的波长λ，就可以求出产生该波长的元 素。即可做定性分析。
当用x射线（一次x射线）做激发原照射试样，使试样中元素 产生特征x射线（荧光x射线）时，若元素和实验条件一样， 荧光x射线的强度Ii与分析元素的质量百分浓度Ci的关系可以 用下式表示：
Ka
特征谱线
20Kv 6
连续谱线
5
4
3
Kb
2
1
15Kv 10Kv 5Kv
0
1
2
3
横轴为 波长， 纵轴为x 射线的 相对强 度
分光系统 分光系统由入射狭缝，分光晶体，晶体旋转机构，样品室
和真空系统组成。其作用是将试样受激发产生的二次x射 线（荧光x射线）经入射狭缝准直后，投射到分光晶体上。 晶体旋转机构使分光晶体转动，连续改变θ角，使各元素 不同波长的x射线按布拉格定律分别发生衍射而分开，经 色散产生荧光光谱。 当x射线入射到物质中时，其中一部分会被物质原子散射 到各个地方去。当被照射的物质为晶体时，其原子在三为 空间有规则排列，且原子层见的间距与照射x射线波长有 相同数量级时，在某种条件下，散射的x射线会得到加强， 显示衍射现象。当晶面距离为d，入射和反射x射线波长为 λ时，有相临两个晶面反射出的两个波，其光程差为 2dsinθ，当该光程差为x射线的整数倍时，反射出的x射线 相位一致，强度增强，为其他值时，强度互相抵消而减弱。 所以只有满足2dsinθ=nλ时，即波长为λ的一级x射线及 λ/2，λ/3…的高级衍射线在出射角θ方向产生衍射，从而 达到分光的目的。
X射线荧光光谱分析仪ppt课件PPT
加强国际合作，制定统一的法 规和标准，促进市场规范发展
。
感谢您的观看
THANKS
用途
X射线荧光光谱分析仪广泛应用于地质、冶金、石油、化工、 农业、医药、环境等领域，可对各种材料进行元素分析和化 学成分分析，如金属、非金属、矿物、环境样品等。
优缺点分析
优点
X射线荧光光谱分析仪具有快速、准确、非破坏性、多元素同时测定等优点。同 时，该仪器操作简便，可对各种材料进行无损检测，适用于现场分析和大量样品 分析。
食品安全
用于检测食品中的添加剂、农 药残留等。
考古学
用于鉴定文物年代和成分。
生物医学
用于研究生物组织、药物成分 等。
未来发展方向与挑战
智能化与自动化
提高分析仪器的智能化和自动 化水平，减少人为操作误差。
多元素同时分析
发展多元素同时测量的技术， 提高分析效率。
降低成本与维护
降低仪器成本和维护成本，提 高普及率和应用范围。
信号放大器用于放大测量系统输出的 信号，多道分析器用于将信号分道， 计算机和相关软件则用于处理和分析 数据，并输出结果。
数据处理系统通常包括信号放大器、 多道分析器、计算机和相关软件等部 件。
03 X射线荧光光谱分析仪的 应用
元素分析
总结词
X射线荧光光谱分析仪能够准确测定样品中各元素的含量，广泛应用于地质、环保、化工等领域。
环境样品分析
总结词
X射线荧光光谱分析仪能够用于环境样品中污染物的快速检测和定量分析。
详细描述
环境样品中的污染物通常以痕量或超痕量水平存在，X射线荧光光谱分析仪具有高灵敏度和低检测限 的特点，能够准确测定这些污染物元素的含量，为环境监测和污染治理提供有力支持。
《x荧光分析仪资料》课件
包括数据读出、基线校正、元素峰形拟合、峰位校正以及内标校正等。
2 常见数据处理方法
如如定量分析、定性分析等方法。
3 数据分析及结果解释
数据分析是确定样品中元素含量的过程，得到的数据是客观的，应该基于科学原理进行 解释。
x荧光分析仪应用
x荧光分析仪可以应用于多个领域，如医学、环境保护、材料科学等。
x荧光的原理
x荧光分析仪使用的是x射线激发，测量样品对激发的反应，利用荧光辐射得到样品元素含量的信 息。
x荧光分析仪的基本组成
x荧光分析仪由激光器、样品室、荧光探测器和数据处理器等组成，其中探测器是最主要的组件。
优点和缺点
使用x荧光分析仪可以快速、准确地测量物质中元素的含量，但需要一定的专业技能。此外，对于 易挥发的元素、非金属元素和轻元素等样品制备是成功分析的关键。
1
样品制备步骤
2
样品制备包括样品收集、样品制备和
分析。样品制备的主要步骤包括样品
挑选、制样、质量控制和实验室测试。
3
样品选择
样品的选择应该基于研究的目的和预 期结果。它应能以无偏的方式反映所 研究物质的元素组成。
常用样品制备方法
包括煅烧、酸溶、融熔、干法灰化等。 不同的制备方法适用于不同类型的样 品。
x荧光分析仪的优 势与不足
该技术具有高灵敏度、特异 性和多元素分析能力，但其 检出限有待提高。
提高检测的灵敏度
提高灵敏度的方法包括合理 调整参数、改进样品制备方 法和校正曲线等。
未来发展趋势
未来的发展方向主要是加强 成像分析、完成在线实时分 析以及与其他分析技术融合 等方面。
生物医学
x荧光分析仪在生物医学领域的应用包括对器官和组织的元素分析，如骨骼和牙齿中的成分。
X射线荧光分析仪构造及原理课件
X射线荧光分析仪构造及原理
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C O N TA N T S
1.X射线荧光光谱仪的分类 2.波长色散型X射线荧光光谱仪 3.能量色散型X射线荧光仪的分类
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射线荧光分析仪构造及原理
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由X射线管所发生的一次X射线的连续光谱和特征光谱是X射线荧光分 析中常用的激发源。初级X射线的波长应稍短于受激元素的吸收限， 使能量最有效地激发分析元素的特征谱线。
X射线荧光分析仪构造及原理
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2.2 晶体分光器
X射线的分光主要利用晶体的衍射作用，因为晶体质点之间的距离与 X射线波长同属一个数量级，可使不同波长的X射线荧光散射，然后 选择被测元素的特征X射线荧光进行测定。晶体分光器可分为平面晶 体和弯曲晶体分光器。
分类
波长色散型
能量色散型
X射线荧光分析仪构造及原理
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2. 波长色散型X射线荧光光谱仪
波长色散型X射线荧光光谱仪由X射线源、准直器、分光晶体和检测 器、记录装置等部分组成，它们分别起到激发、色散、探测和显示 的作用。下图是波长色散型X射线荧光光谱仪结构示意图。
X射线荧光分析仪构造及原理
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2.1 X射线激发源
当X射线照射到闪烁 晶体上时，闪烁体能 瞬间发出可见光。利 用光电倍增管可将这 种闪烁光转换成电脉 冲，再用电子测量装 置把它放大和记录下 来，即构成了闪烁计 数器
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X射线荧光分析仪构造及原理
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2.4 检测器
记录系统有放大器、脉冲高度分析器、记录和显示装置组成。其中 脉冲高度分析器的作用是选取一定范围的脉冲幅度，将分析线脉冲 从某些干扰线和散射线中分辨出来，以改善分析灵敏度和准确度。
X射线荧光分析(共37张PPT)
经过脉冲高度分析器后的脉冲再经计数率
记录下来。记录方式有两种：定时计数，即计一
定时间的脉冲个数；定数计时，即统计达到一定
脉冲数所需时间。
2.4.X射线荧光分析的特点
2.4.1X射线荧光分析的主要特点
对入射光束而言，衍射角在它的2θ方向上，为从2θ角方向测量X射线，检测器也必须同时相应地转动。
（1）谱线简单、干扰少、分析简便 常用的有正比计数器、闪烁计数器和半导体探测器等几种。
说明俄歇电子和荧光X射线的发射各占一半；
必进行复杂的分离过程就能完成分析。
（2）不破坏样品，试样形式可多样化；
无论固体、粉末、糊状物或
液体等均可使用，这对某些有特殊
要求的分析，如考古分析等具有重
要意义。
（3）分析的元素范围和浓度范围广泛
除少数轻元素外，周期表中几乎所有
元素都能用X射线荧光进行分析。
素的种类。 俄歇电子产生的几率除与元素的原子序有关外，还随对应的能级差的缩小而增加。
这种方法要利用标样做工作曲线，工作十分费时和困难，特别在基体元素含量的变化范围大、基体效应又复杂的情况下，作出线性好的工作 曲线更不容易。
现在除了超轻元素外，极大部分元素的特 分析轻元素有困难，尤其分析超轻元素的精确分析更为困难。
种现象称为俄歇（Auger）效应，或称俄歇
电子。这种效应亦称次级光电效应、内转换
或无辐射跃迁。
如图2-1，当Mg原子的一
个K 电子被电离，L电子跃入填
空而发生Kα线时，如Kα线不出现 原子体系，而是随即被 L1 层上 的一个电子吸收并逐出此电子，
则所逐出的这一电子就是俄歇电
子。
现在引入一个荧光产额的概念：所谓荧光
也叫工作曲线法，人工制作一套标样，使标样的基本组成与试样一致或相近，作出分析线强度与含量关系的工作曲线，再根据测得的未知样
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%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。
关于X射线荧光分析仪的基本原理介绍 分析仪工作原理
关于X射线荧光分析仪的基本原理介绍分析仪工作原理X射线荧光光谱仪通常可分为两大类，波长色散X射线荧光光谱仪和能量（energy）色散X射线荧光光谱仪；波长色散光谱仪紧要部件包括激发源、分光晶体和测角仪、探测器等，而能量色散光谱仪则只需激发源和探测器和相关（related）电子与掌控部件，相对简单。
X射线荧光分析仪基本原理：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，驱除一个内层电子而显现一个空穴；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取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取，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。
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。
假如入射的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）发觉，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。
X射线荧光光谱分析仪ppt
X射线荧光光谱分析仪pptXRF仪器由X射线源、样品台、光学系统和能量分析系统组成。
其中，X射线源通常采用X射线管产生X射线，可以选择不同的工作电压和电流来控制X射线的能量和强度。
样品台用于放置待测样品，并确保样品与X射线源的正确对位。
光学系统负责收集产生的荧光光谱，并将其导入到能量分析系统中。
能量分析系统则能够对荧光光谱进行精确的分析，从而得出样品中的元素组成和含量。
XRF原理基于荧光效应。
当高能X射线照射到样品中时，样品中的原子会因为电子跃迁而发出X射线外的能量，即荧光光子。
不同元素的电子轨道结构不同，因此发射的荧光光子具有不同的能量。
通过测量这些荧光光子的能量，就可以确定样品中的元素种类和含量。
XRF具有很多优点。
首先，它是一种非破坏性分析方法，样品在测试过程中不需要受到损坏。
其次，XRF仪器具有高灵敏度和高分辨率，可以分析样品中含量较低的元素。
第三，它是一种全面的分析方法，可以同时测定多种元素的含量，从而大大提高工作效率。
最后，XRF仪器操作简便，测试时间短，适用于实时分析和在线监测。
XRF广泛应用于各种领域。
在材料科学中，XRF可以用来分析金属、合金、陶瓷等材料的成分和杂质含量，确保产品的质量。
在环境科学中，XRF可以用来监测土壤、水体、空气中的重金属污染物，为环境保护提供数据支持。
在地质学和矿物学中，XRF可以用来分析岩石和矿石中的元素含量，帮助矿产勘探和资源评估。
在考古学和艺术保护中，XRF可以用来分析文物和艺术品中的元素组成，帮助研究和保护文化遗产。
然而，XRF仪器也存在一些限制。
首先，XRF无法分析样品中的氢、氧、碳等轻元素，因为它们的能量太低无法被X射线源产生。
其次，样品必须是均匀的固体或液体样品，不能是气体或粉末样品。
最后，由于XRF 是一种表面分析技术，只能分析样品表面的元素组成，不能深入分析样品内部的结构。
总之，X射线荧光光谱分析仪是一种重要的分析工具，可用于多领域的样品分析。
X-射线荧光光谱仪基本原理及应用课件演示教学
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极。
对于任意一种元素，其质量吸收系数随着波长的变化有着一定数量
的突变，当波长（或者说能量）变化到一定值时，吸收的性质发生了明 显变化，即发生突变，发生突变的波长称为吸收限（或称吸收边），在 各个吸收限之间，质量吸收系数随波长的增大而增大。对于X射线荧光 分析技术来说，原级射线传入样品的过程中要发生衰减，样品被激发后 产生的荧光X射线在传出样品的过程中也要发生衰减，由于质量吸收系 数的不同，使得元素强度并不是严格的与元素浓度成正比关系，而是存 在一定程度的偏差。因而需要对此效应进行校正，才能准确的进行定量 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。
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。
2 仪器构造与原理
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。
X-射线荧光分析法理论基础(中文)PPT课件
漏计
N0
N eNt t
N0(Nobs) Nt(Ntrue) τ
：被测定的计数率 ：没有漏计的正确计数率 ：停歇时间
SC F-PC
1000kcps 2000kcps
标准化Ⅰ…1点校正法
标准化Ⅱ…2点校正法
测试条件的确定
1. 测试谱线及分光晶体的选择 通常使用Kα,Kβ1,L α ,L β1 注意干扰谱线的选择 根据分析谱线选择相应的分光晶体
干扰谱线和lj
误差的种类
(A) 由仪器引起的误差
ⅰ) X射线的统计误差 ⅱ) 漏记误差 ⅲ) X射线源的稳定性 ⅳ) 电路的稳定性 ⅴ) 温度
(B) 样品制作及样品引起的误差
ⅰ) 样品的均匀性，不均匀性 ⅱ) 样品表面状态 ⅲ) 粉末样品的颗粒及其处理方法 ⅳ) 样品自身共存元素的影响 ⅴ) 样品的性质（如吸湿性） ⅵ) 化学分析值的正确度 ⅶ) X射线谱线重叠
C/kg （クーロン毎キログラム）
→ Ｘ線が空気中を通過した際， 1kgの空気との相互作用により生成した総電荷量
X射线分析
kcps （Kilo Counts Per Second)
→ 单位时间内射入记数管的X射线光量子的数量
X射线荧光分析仪的结构图
③一次狭缝
④分光晶体
⑥闪烁计数器(SC)
②X射线光管 ①样品架
测试元素 Ti～U
Mn *)
Cr *) Ca Ca **） K K **) Cl S P Si Al Mg Na F
分光晶体 LiF1
LiF1(Ti滤光片)
LiF1(Ti滤光片) Ge LiF3 Ge LiF3 Ge Ge Ge PET PET TAP TAP TAP
Peak(2θ) 角度范围(2θ) (15.56°) 5～90°
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当X射线照射到闪烁 晶体上时，闪烁体能 瞬间发出可见光。利 用光电倍增管可将这 种闪烁光转换成电脉 冲，再用电子测量装 置把它放大和记录下 来，即构成了闪烁计 数器
2.4 检测器
记录系统有放大器、脉冲高度分析器、记录和显示装置组成。其中 脉冲高度分析器的作用是选取一定范围的脉冲幅度，将分析线脉冲 从某些干扰线和散射线中分辨出来，以改善分析灵敏度和准确度。
X射线荧光光谱仪
C O N TA N T S
1.X射线荧光光谱仪的分类 2.波长色散型X射线荧光光谱仪 3.能量色散型X射线荧光光谱仪
1. X射线荧光光谱仪的分类
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。
分类
波长色散型
能量色散型
2. 波长色散型X射线荧光光谱仪
波长色散型X射线荧光光谱仪由X射线源、准直器、分光晶体和检测 器、记录装置等部分组成，它们分别起到激发、色散、探测和显示 的作用。下图是波长色散型X射线荧光光谱仪结构示意图。
2.1 X射线激发源
由X射线管所发生的一次X射线的连续光谱和特征光谱是X射线荧光分 析中常用的激发源。初级X射线的波长应稍短于受激元素的吸收限， 使能量最有效地激发分析元素的特征谱线。
2.2 晶体分光器
X射线的分光主要利用晶体的衍射作用，因为晶体质点之间的距离与 X射线波长同属一个数量级，可使不同波长的X射线荧光散射，然后 选择被测元素的特征X射线荧光进行测定。晶体分光器可分为平面晶 体和弯曲晶体分光器。
Hale Waihona Puke 2.3 检测器X射线检测器是用来接收X射线，并把它转化为可测量或可观察的量， 如可见光、电子脉冲和径迹等，然后通过电子测量装置，对这些量 进行测量。X射线荧光光谱仪中常用的检测器有正比计数器、闪烁计 数器和半导体计数器。
3. 能量色散型X射线荧光光谱仪
能量色散型X射线荧光光谱仪不采用晶体分光系统，而是利用半导体 检测器的高分辨率，并配以多道脉冲分析器，直接测量样品试样X射 线荧光的能量，使仪器的结构小型化，轻便化。
波长色散型
能量色散型
来自试样的X射线荧光依次被半 导体检测器检测，得到一系列幅 度和光子能量呈正比的脉冲，经 放大器放大后送到多道脉冲幅度 分析器。按脉冲幅度的大小分别 统计脉冲数，脉冲幅度可以用电 子能量来标度，从而得到强度随 能量分布的曲线，即能谱图。