测试技术和方法课件
合集下载
相关主题
- 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)。
• 标准参考物质（管理样）：经多个实验室测试， 测得的各种成分含量由权威部门认可的样品，用 来检验测试过程的正确性和数据的可靠性。
• 样品空白：为样品测试过程中试剂和仪器本身产 生的信号，用来检查测试过程是否受其它因素污 染（如试剂等）。
基础知识（三）
• 内标法和外标法：将已知含量组分加入到 待测样品中的方法叫内标法，单独配制的 标准溶液进行测定叫外标法。
定、测试设备的性能、工作环境、人员的操作、技能和保证量值统一、 准确的措施以及检测数据公正可靠的管理制度所进行的考核和证明。 计量法规定，为社会提供公证数据的分析测试机构必须经政府计量行 政部门的计量认证。其中公证数据是指面向社会从事检测工作的技术 机构，为他人做决定、仲裁、裁决所出具的可引起一定法律后果的数 据。公证数据与其它数据作用不同之处在于除真实性、科学性而外， 还具有合法性，用于贸易公证、产品质量评价和成果鉴定等方面，具 有法律效力。
仪器分析
• 其他：热分析、电子探针、质谱等
3. X射线光谱
从X射线管辐射出的X射线 光谱分为两种： • 连续光谱
（白色光谱）
加速电子撞击到 阳极上突然减速 辐射出电磁波。 其强度分布随加 速电压变化而改 变。
特征光谱（单色X射线）
把加速电压 提高，超过 一极限电压 产生具阳极 元素特征波 长的特征光 谱
玻璃熔片法
• 粉末样品造成分析误差的因素中，粒度 效应和矿物效应占很大比例，此外，与 矿石产地不同校正曲线不一，为此采用 熔样法制样
样品粉碎
100目以下
称量
0.3~0.6g
玻璃熔片
熔融（趋气泡）1000-
1300°C，3-10min
X射线衍射分析的基本原理 ——布拉格方程
• 晶体分光射线衍射的条件是由布拉格（Bragg.W L）提出：
定量分析方法
标样比较法 校正曲线法：用与测定样品组成类似的
多个样品，据其含量和测得的X射线荧光 强度的关系，预先作好校正曲线，测定 未知样品的X射线荧光强度，使用校正曲 线，确定含量的方法
定量百度文库析方法
标样比较法 数学校正法： 测定X射线强度受共存其它元素影响，
基体效应（元素间效应），
可用数学校正法校正该效应
• 属非破坏性分析，重现性好 • 试样制备简单，是表面分析，分析试样
应为均匀物质
为消除上 述误差， 地质样品 采取右侧 制样方法， 制样简单
制样程序
压片法
• 将粉末样品加压成形，制成射线荧光分析 试样的方法
*第一步，样品的干燥与焙烧 *第二步，粉碎与混合—消除不均匀性偏差 *第三步，加压成形，得到平滑分析面
• 物相定量分析：试样各相的衍射谱线强度 与各相的含量相关。
• 点阵常数的精确测定 • 残余应力的测定 • 亚晶块大小和显微畸变的测定 • 多晶织构和单晶位向的测定
• 2d Sin = n
• d-晶面间距，-入射角、衍射角，- X射线波长，n-衍射级数
• 衍射方向和衍射强度的大小及其分布：前者与晶体中晶胞尺寸和 形状，即点阵常数等几何参数有关，后者与组成晶胞的结构基元 中各原子的性质、数目、位置以及晶体的不完整性相关。
X射线衍射分析的应用
• 物相定性分析：将试样的衍射谱线与标准 卡片对照，以确定样品组成及晶体结构
（1）X射线荧光光谱定性分析
• 每一种元素有其特定波长（或能量）的 特征X射线
• 测定试样中特征X射线的波长或能量， 便可确定试样存在何种元素—即为X射 线荧光光谱定性分析
X射线荧光光谱分析的基本原理 2. X射线荧光光谱定量分析
• 元素特征X射线的强度与该元素在试 样中的原子数量（含量）成正比， 适当校正可求出该元素在试样中的 百分含量
仪器分析
• 光学分析方法：比色法和分光光度分析、 火焰光度法、原子吸收分光光度分析、原 子发射分光光度分析、X射线荧光分析、荧 光分光光度分析、原子荧光分析等
仪器分析
• 电化学分析法：电解分析、极谱分析、库 仑分析、电容量分析、离子选择性电极电 位分析等。
仪器分析
• 色谱分析：气相色谱分析、液相色谱分析、 离子交换色谱分析等
• 有效数字：能够代表一定的物理量的数字 称为有效数字。
• 系统误差（定误差）：测试结果整体偏高 或整体偏低的规律性误差，可校正。
• 随机误差：测试结果既有偏高也有偏低的 无规律性误差，不可校正
基础知识（四）
• 准确度：指测试值与真实值接近的程度，用误差 来表示。绝对误差是测定结果与真实值之间的差 值；相对误差是绝对误差与真实值的比值，用百 分数表示。
化学分析法
• 沉淀滴定法：用于Cl－、Br－、I－、CN－、 SCN－等离子的滴定，如： Ag＋＋Cl－⇄AgCl
化学分析法
• 络合滴定法：利用形成稳定络合物的络合 反应分析金属离子。如EDTA络合滴定Ca、 Mg、Zn、Pb等 mMen++nYm－⇄MemYn
化学分析法
• 氧化还原滴定法：基于溶液中氧化剂与还 原剂之间电子转换的反应来进行滴定的方 法。如碘量法、重铬酸钾滴定法等 2I－⇀I2＋2e Cr2O72－ ＋14H＋＋6e ⇀2Cr3＋＋7H2O
• 信噪比：仪器测定样品时出现的信号与仪 器本身出现的噪声信号之间的比值。
• 常量分析：待测含量＞0.1% • 微量分析：待测含量＜0.1% • 痕量分析：待测含量在10－9数量级或更低。 • 微区分析：测定颗粒样品局部（测定区域
通常为m级）。
基础知识（六）
• 计量认证： 计量认证就是政府计量行政主管部门对分析测机构用于计量的检
基础知识（七）
• 化学分析：以物质的化学反应为基础的分 析方法称为化学分析法。包括重量法和容 量法。
• 仪器分析：以物质的物理或物理化学性质 为基础，使用特殊仪器对试样进行分析测 定的分析方法。
化学分析法
• 重量法：经过化学反应及一系列步骤，将 试样中的待测组分转化为一种具有固定化 学组成的物质，在经过称量该物质的重量， 从而计算出待测组分的百分含量。例如铅 试金重量法、BaSO4重量法、丁二酮肟镍 重量法、吸附水和结晶水等测试法。
• K层电子逐出称K系 激发， K层或L层上 的空位即被外层电子 填补，原子便从激发 态恢复到稳定态，同 时辐射出X射线，即 特征X射线
X射线荧光光谱分析的基本原理
1.X射线荧光光谱定性分析
• 试样受X射线照射后，各元素原子内壳层 （K、L、M）电子被激发逐出原子而跃迁， 发射出该元素的特征X射线（荧光）
• 分析元素范围广，从Be~U 80多种 • 测定元素含量范围宽，通常10 –2~10–6，
预富集处理后达10–8 • 自动化程度高，分析速度快 • 适合岩石矿物样品的分析测定 • 可对岩石矿物样品定性、定量测定
三、X射线荧光光谱分析特点
• 试样可以是固体、粉末、液体、晶体、 非晶体或封闭气体等不同物理状态物质
化学分析法
• 容量法：用标准溶液滴加到被测试样的溶 液中，直到指示剂显示加入的标准溶液与 被测组分的含量相当时（称为等当点）， 由用去的标准溶液的体积和浓度计算出被 测组分的含量。具体有四种方法：
化学分析法
• 酸碱滴定法：也称中和滴定法，用于酸碱 浓度测定，如甲醇容量法测CO2等，其原理 为：
OH－＋H＋⇄H2O
基础知识（一）
• 定性分析：是研究物质的鉴定。它的任务是鉴定 物质有哪些成分所组成。
• 定量分析：是研究试样中某一特定物质含量的测 定。它的任务是准确测定试样中各种成分的相对 含量。
• 半定量分析：测定试样中各种成分的相对含量， 但误差较大。
基础知识（二）
• 标准溶液：已知待测元素准确浓度的用来作参比 的溶液。作为待测组分标尺，也用来检验仪器的 正常与否。
特征光谱
莫塞莱发现各系谱线 波长随原子序数的增 加而变短 波长与原子序数间具 有以下关系：
1/ = KR(Z – )2
Z—X射线管阳极原子序数 R—里得伯常数（R=109737.3cm1） K系谱线中，=1 K=3/4 ；L系谱线中， =7.4
K=5/36
4. X射线荧光的产生
• 照射物质的一次X射线能量将物质中原子的K、L层电 子逐出（光电效应） 原子转变为激发态
定量分析方法
标样比较法 内标法：用于一组包含一定比例内标元
素、含量已知的标样，先求出分析元素 和内标元素X射线荧光强度之比，即可 从校正曲线中确定含量
增量法
定量分析方法
• 标样制备困难、被测样品 数量少的使用方法
从分析样品中制备多个供测定用的试样，除留下一个 作基准外，其余均匀的混入已知量的被测元素作为 供测定用的试样。
• 精密度：重复样或平行样测定（同一样品几次测 定）结果之间相互接近的程度，用偏差来表示。 绝对偏差是个别测定结果与测定结果平均值之间 的差值；相对偏差是绝对偏差与测定结果平均值 的比值，用百分数表示。
• 灵敏度：也称检出限，是仪器最小可检测出的量 的大小，一般定信噪比≥3为仪器的检出限。
基础知识（五）
改变加入量，制备多个试样，以未加入的试样为基准， 从分析元素的X射线强度的增加率定量分析被测元素
定量分析
•缺少标样可利用增量法，即在未知样品中 填加一定量的分析元素或分析元素物质， 据含量与强度变化求得分析值 •测定样品产生X射线荧光强度，可同标样X 射线强度对比分析，提高分析速度与精密 度
三、X射线荧光光谱分析特点
• 样品空白：为样品测试过程中试剂和仪器本身产 生的信号，用来检查测试过程是否受其它因素污 染（如试剂等）。
基础知识（三）
• 内标法和外标法：将已知含量组分加入到 待测样品中的方法叫内标法，单独配制的 标准溶液进行测定叫外标法。
定、测试设备的性能、工作环境、人员的操作、技能和保证量值统一、 准确的措施以及检测数据公正可靠的管理制度所进行的考核和证明。 计量法规定，为社会提供公证数据的分析测试机构必须经政府计量行 政部门的计量认证。其中公证数据是指面向社会从事检测工作的技术 机构，为他人做决定、仲裁、裁决所出具的可引起一定法律后果的数 据。公证数据与其它数据作用不同之处在于除真实性、科学性而外， 还具有合法性，用于贸易公证、产品质量评价和成果鉴定等方面，具 有法律效力。
仪器分析
• 其他：热分析、电子探针、质谱等
3. X射线光谱
从X射线管辐射出的X射线 光谱分为两种： • 连续光谱
（白色光谱）
加速电子撞击到 阳极上突然减速 辐射出电磁波。 其强度分布随加 速电压变化而改 变。
特征光谱（单色X射线）
把加速电压 提高，超过 一极限电压 产生具阳极 元素特征波 长的特征光 谱
玻璃熔片法
• 粉末样品造成分析误差的因素中，粒度 效应和矿物效应占很大比例，此外，与 矿石产地不同校正曲线不一，为此采用 熔样法制样
样品粉碎
100目以下
称量
0.3~0.6g
玻璃熔片
熔融（趋气泡）1000-
1300°C，3-10min
X射线衍射分析的基本原理 ——布拉格方程
• 晶体分光射线衍射的条件是由布拉格（Bragg.W L）提出：
定量分析方法
标样比较法 校正曲线法：用与测定样品组成类似的
多个样品，据其含量和测得的X射线荧光 强度的关系，预先作好校正曲线，测定 未知样品的X射线荧光强度，使用校正曲 线，确定含量的方法
定量百度文库析方法
标样比较法 数学校正法： 测定X射线强度受共存其它元素影响，
基体效应（元素间效应），
可用数学校正法校正该效应
• 属非破坏性分析，重现性好 • 试样制备简单，是表面分析，分析试样
应为均匀物质
为消除上 述误差， 地质样品 采取右侧 制样方法， 制样简单
制样程序
压片法
• 将粉末样品加压成形，制成射线荧光分析 试样的方法
*第一步，样品的干燥与焙烧 *第二步，粉碎与混合—消除不均匀性偏差 *第三步，加压成形，得到平滑分析面
• 物相定量分析：试样各相的衍射谱线强度 与各相的含量相关。
• 点阵常数的精确测定 • 残余应力的测定 • 亚晶块大小和显微畸变的测定 • 多晶织构和单晶位向的测定
• 2d Sin = n
• d-晶面间距，-入射角、衍射角，- X射线波长，n-衍射级数
• 衍射方向和衍射强度的大小及其分布：前者与晶体中晶胞尺寸和 形状，即点阵常数等几何参数有关，后者与组成晶胞的结构基元 中各原子的性质、数目、位置以及晶体的不完整性相关。
X射线衍射分析的应用
• 物相定性分析：将试样的衍射谱线与标准 卡片对照，以确定样品组成及晶体结构
（1）X射线荧光光谱定性分析
• 每一种元素有其特定波长（或能量）的 特征X射线
• 测定试样中特征X射线的波长或能量， 便可确定试样存在何种元素—即为X射 线荧光光谱定性分析
X射线荧光光谱分析的基本原理 2. X射线荧光光谱定量分析
• 元素特征X射线的强度与该元素在试 样中的原子数量（含量）成正比， 适当校正可求出该元素在试样中的 百分含量
仪器分析
• 光学分析方法：比色法和分光光度分析、 火焰光度法、原子吸收分光光度分析、原 子发射分光光度分析、X射线荧光分析、荧 光分光光度分析、原子荧光分析等
仪器分析
• 电化学分析法：电解分析、极谱分析、库 仑分析、电容量分析、离子选择性电极电 位分析等。
仪器分析
• 色谱分析：气相色谱分析、液相色谱分析、 离子交换色谱分析等
• 有效数字：能够代表一定的物理量的数字 称为有效数字。
• 系统误差（定误差）：测试结果整体偏高 或整体偏低的规律性误差，可校正。
• 随机误差：测试结果既有偏高也有偏低的 无规律性误差，不可校正
基础知识（四）
• 准确度：指测试值与真实值接近的程度，用误差 来表示。绝对误差是测定结果与真实值之间的差 值；相对误差是绝对误差与真实值的比值，用百 分数表示。
化学分析法
• 沉淀滴定法：用于Cl－、Br－、I－、CN－、 SCN－等离子的滴定，如： Ag＋＋Cl－⇄AgCl
化学分析法
• 络合滴定法：利用形成稳定络合物的络合 反应分析金属离子。如EDTA络合滴定Ca、 Mg、Zn、Pb等 mMen++nYm－⇄MemYn
化学分析法
• 氧化还原滴定法：基于溶液中氧化剂与还 原剂之间电子转换的反应来进行滴定的方 法。如碘量法、重铬酸钾滴定法等 2I－⇀I2＋2e Cr2O72－ ＋14H＋＋6e ⇀2Cr3＋＋7H2O
• 信噪比：仪器测定样品时出现的信号与仪 器本身出现的噪声信号之间的比值。
• 常量分析：待测含量＞0.1% • 微量分析：待测含量＜0.1% • 痕量分析：待测含量在10－9数量级或更低。 • 微区分析：测定颗粒样品局部（测定区域
通常为m级）。
基础知识（六）
• 计量认证： 计量认证就是政府计量行政主管部门对分析测机构用于计量的检
基础知识（七）
• 化学分析：以物质的化学反应为基础的分 析方法称为化学分析法。包括重量法和容 量法。
• 仪器分析：以物质的物理或物理化学性质 为基础，使用特殊仪器对试样进行分析测 定的分析方法。
化学分析法
• 重量法：经过化学反应及一系列步骤，将 试样中的待测组分转化为一种具有固定化 学组成的物质，在经过称量该物质的重量， 从而计算出待测组分的百分含量。例如铅 试金重量法、BaSO4重量法、丁二酮肟镍 重量法、吸附水和结晶水等测试法。
• K层电子逐出称K系 激发， K层或L层上 的空位即被外层电子 填补，原子便从激发 态恢复到稳定态，同 时辐射出X射线，即 特征X射线
X射线荧光光谱分析的基本原理
1.X射线荧光光谱定性分析
• 试样受X射线照射后，各元素原子内壳层 （K、L、M）电子被激发逐出原子而跃迁， 发射出该元素的特征X射线（荧光）
• 分析元素范围广，从Be~U 80多种 • 测定元素含量范围宽，通常10 –2~10–6，
预富集处理后达10–8 • 自动化程度高，分析速度快 • 适合岩石矿物样品的分析测定 • 可对岩石矿物样品定性、定量测定
三、X射线荧光光谱分析特点
• 试样可以是固体、粉末、液体、晶体、 非晶体或封闭气体等不同物理状态物质
化学分析法
• 容量法：用标准溶液滴加到被测试样的溶 液中，直到指示剂显示加入的标准溶液与 被测组分的含量相当时（称为等当点）， 由用去的标准溶液的体积和浓度计算出被 测组分的含量。具体有四种方法：
化学分析法
• 酸碱滴定法：也称中和滴定法，用于酸碱 浓度测定，如甲醇容量法测CO2等，其原理 为：
OH－＋H＋⇄H2O
基础知识（一）
• 定性分析：是研究物质的鉴定。它的任务是鉴定 物质有哪些成分所组成。
• 定量分析：是研究试样中某一特定物质含量的测 定。它的任务是准确测定试样中各种成分的相对 含量。
• 半定量分析：测定试样中各种成分的相对含量， 但误差较大。
基础知识（二）
• 标准溶液：已知待测元素准确浓度的用来作参比 的溶液。作为待测组分标尺，也用来检验仪器的 正常与否。
特征光谱
莫塞莱发现各系谱线 波长随原子序数的增 加而变短 波长与原子序数间具 有以下关系：
1/ = KR(Z – )2
Z—X射线管阳极原子序数 R—里得伯常数（R=109737.3cm1） K系谱线中，=1 K=3/4 ；L系谱线中， =7.4
K=5/36
4. X射线荧光的产生
• 照射物质的一次X射线能量将物质中原子的K、L层电 子逐出（光电效应） 原子转变为激发态
定量分析方法
标样比较法 内标法：用于一组包含一定比例内标元
素、含量已知的标样，先求出分析元素 和内标元素X射线荧光强度之比，即可 从校正曲线中确定含量
增量法
定量分析方法
• 标样制备困难、被测样品 数量少的使用方法
从分析样品中制备多个供测定用的试样，除留下一个 作基准外，其余均匀的混入已知量的被测元素作为 供测定用的试样。
• 精密度：重复样或平行样测定（同一样品几次测 定）结果之间相互接近的程度，用偏差来表示。 绝对偏差是个别测定结果与测定结果平均值之间 的差值；相对偏差是绝对偏差与测定结果平均值 的比值，用百分数表示。
• 灵敏度：也称检出限，是仪器最小可检测出的量 的大小，一般定信噪比≥3为仪器的检出限。
基础知识（五）
改变加入量，制备多个试样，以未加入的试样为基准， 从分析元素的X射线强度的增加率定量分析被测元素
定量分析
•缺少标样可利用增量法，即在未知样品中 填加一定量的分析元素或分析元素物质， 据含量与强度变化求得分析值 •测定样品产生X射线荧光强度，可同标样X 射线强度对比分析，提高分析速度与精密 度
三、X射线荧光光谱分析特点