X射线荧光光谱分析XRF_PPT课件

合集下载

第3章 X射线荧光光谱(XRF)PPT课件

99.80
MC1-5 68.5 6.85 5.08 3.52
14.4
0.04 0.73 0.00 0.44
MC1-6 39.40 13.10 0.96 1.20
44.80
0.10 0.07 0.02 0.02
MC1-7 70.58 0.74 9.36 4.23
-
0.08 1.82 0.09 0.25
（5）制样简单，固体、粉末和液体样品都可测定，样品在分析中不受破坏，属于无损分析法；
（6）多元素同时分析，分析自动化程度高，分析速度快，几分钟内可同时给出一个样品种所含的几十种元素的定性、定量分析；
（7）仪器分析计算机操作，计算机计算输出元素百分含量结果。
尤其是合于地质样品的分析，因而，在地质科学研究中是不可缺少的仪器设备
三、XRF分析的特点
X射线荧光光谱在元素的定性和定量分析中得到广泛应用，它的突出特点是：（1）谱线简单，多元素间干扰比发射光谱小，除少数轻元素外，它基本不受化学键和元素在化合物中状态影响；（2）分析灵敏度高，大多数元素检出限达到10-5-10-8g/g; 分析元素的范围宽，从硼到铀（5-92）元素都可以分析，常用的元素分析范围是氟到铀（9-92）（3）定量分析响应范围宽，从常量到微量mg/kg （4）分析方法的精密度高，误差一般在5%以内；
1. TXRF分析仪工作原理：
TXRF利用全反射技术会使样品荧光的杂散本底比 XRF降低约四个量级从而大大提高了能量分辨率和灵敏率避免了XRF和WXRF测量中通常遇到的本底增强效应大大缩减了定量分析的工作量和工作时间同时提高了测量的精确度
2. TXRF元素分析仪主要性能指标
（1）最低绝对检出限：pg 级（2）最低相对检出限：ng/ml级（3）单次可用时分析元素数量：20多种（4）测量元素范围：可以从11号元素到92号元素（5）样品用量：μl，μg级；（6）可以进行无损分析（7）测量时间：一般1000秒（8）输入功率：小于2kw （9）从测量操作到分析出结果全部自动化（10）主体尺寸：180×80×95（高）cm3

XRF分析指导课件

Introduction to XRFX 射线荧光分析导论Introduction to XRF电子波谱1014Hz - 1015Hz 1Hz - 1kHz 超低频率电磁波无线电波 1kHz - 1014Hz 微波 1015Hz - 1021Hz红外线可见光紫外线 X射线伽马射线Low energyHigh energyIntroduction to XRFTheory入射X射线轰击原子的内层电子，如果能量大于它的吸收边，该内层电子被驱逐出整个原子（整个原子处于高能态，即激发态）。

较高能级的电子跃迁、补充空穴，整个原子处于低能态，即基态。

由高能态转化为低能态，释放能量。

ΔE=Eh-El .能量将以X射线的释放，产生X射线荧光。

Introduction to XRFThe Hardware• • • • Sources Optics Filters & Targets DetectorsIntroduction to XRFSources•End Window X-Ray Tubes •Side Window X-Ray Tubes •Radioisotopes •Other Sources–Scanning Electron Microscopes –Synchrotrons –Positron and other particle beamsIntroduction to XRFEnd Window X-Ray Tube• X-ray Tubes– Voltage determines which elements can be excited. – More power = lower detection limits – Anode selection determines optimal source excitation (application specific).Introduction to XRFSide Window X-Ray TubeBe Window Glass EnvelopeTarget (Ti, Ag, Rh, etc.)HV LeadElectron beamCopper Anode FilamentSilicone InsulationIntroduction to XRFRadioisotopesIsotope Energy (keV) Elements (Klines) Elements (Llines) Fe-55 5.9 Al – V Br-I Cm-244 14.3, 18.3 Ti-Br I- Pb Cd-109 22, 88 Fe-Mo Yb-Pu Am-241 59.5 Ru-Er None Co-57 122 Ba - U noneWhile isotopes have fallen out of favor they are still useful for many gauging applications.Introduction to XRFOther SourcesSeveral other radiation sources are capable of exciting material to produce x-ray fluorescence suitable for material analysis.Scanning Electron Microscopes (SEM) – Electron beams excite the sample and produce x-rays. Many SEM’s are equipped with an EDX detector for performing elemental analysis Synchotrons - These bright light sources are suitable for research and very sophisticated XRF analysis. Positrons and other Particle Beams – All high energy particles beams ionize materials such that they give off x-rays. PIXE is the most common particle beam technique after SEM.Introduction to XRFSource ModifiersSeveral Devices are used to modify the shape or intensity of the source spectrum or the beam shape Source Filters Secondary Targets Polarizing Targets Collimators Focusing OpticsIntroduction to XRFSource FiltersFilters perform one of two functions–Background Reduction –Improved FluorescenceSource Filter Detector X-Ray SourceIntroduction to XRFFilter Transmission CurveTitanium Filter transmission curve% T R A N S M I T T E DAbsorption EdgeLow energy x-rays are absorbed Very high energy x-rays are transmittedX-rays above the absorption edge energy are absorbed ENERGYTiCrThe transmission curve shows the parts of the source spectrum are transmitted and those that are absorbedIntroduction to XRFFilter Fluorescence MethodWith Zn Source filter Target peakContinuum RadiationENERGY (keV)Fe RegionThe filter fluorescence method decreases the background and improves the fluorescence yield without requiring huge amounts of extra power.Introduction to XRFFilter Absorption MethodTarget peak With Ti Source filter Continuum RadiationENERGY (keV)Fe RegionThe filter absorption Method decreases the background while maintaining similar excitation efficiency.Introduction to XRFSecondary TargetsImproved Fluorescence and lower background The characteristic fluorescence of the custom line source is used to excite the sample, with the lowest possible background intensity. It requires almost 100x the flux of filter methods but gives superior results.Introduction to XRFSecondary TargetsSample Detector X-Ray Tube Secondary Target A. The x-ray tube excites the secondary target B. The Secondary target fluoresces and excites the sample C. The detector detects x-rays from the sampleIntroduction to XRFSecondary Target MethodWith Zn Secondary Target Tube Target peakContinuum RadiationENERGY (keV)Fe RegionSecondary Targets produce a more monochromatic source peak with lower background than with filtersIntroduction to XRFSecondary Target Vs FilterComparison of optimized direct-filtered excitation with secondary target excitation for minor elements in Ni-200Introduction to XRFPolarizing Target Theorya) X-ray are partially polarized whenever they scatter off a surface b) If the sample and polarizer are oriented perpendicular to each other and the x-ray tube is not perpendicular to the target, x-rays from the tube will not reach the detector. c) There are three type of Polarization Targets:– – Barkla Scattering Targets - They scatter all source energies to reduce background at the detector. Secondary Targets - They fluoresce while scattering the source x-rays and perform similarly to other secondary targets. Diffractive Targets - They are designed to scatter specific energies more efficiently in order to produce a stronger peak at that energy.–Introduction to XRFCollimatorsCollimators are usually circular or a slit and restrict the size or shape of the source beam for exciting small areas in either EDXRF or uXRF instruments. They may rely on internal Bragg reflection for improved efficiency.SampleTubeCollimator sizes range from 12 microns to several mmIntroduction to XRFFocusing OpticsBecause simple collimation blocks unwanted x-rays it is a highly inefficient method. Focusing optics like polycapillary devices and other Kumakhov lens devices were developed so that the beam could be redirected and focused on a small spot. Less than 75 um spot sizes are regularly achieved.Bragg reflection inside a CapillarySourceDetectorIntroduction to XRFDetectors• Si(Li) • PIN Diode • Silicon Drift Detectors • Proportional Counters • Scintillation DetectorsIntroduction to XRFDetector PrinciplesA detector is composed of a non-conducting or semi-conducting material between two charged electrodes. X-ray radiation ionizes the detector material causing it to become conductive, momentarily. The newly freed electrons are accelerated toward the detector anode to produce an output pulse. In ionized semiconductor produces electron-hole pairs, the number of pairs produced is proportional to the X-ray photon energyn = E ew h e re :n E e= n u m b e r o f e le c tro n -h o le p a irs p ro d u c e d = X -ra y p h o to n e n e rg y = 3 .8 e v fo r S i a t L N 2 te m p e r a tu re sIntroduction to XRFSi(Li) DetectorWindow FETSuper-Cooled CryostatSi(Li) crystalPre-AmplifierDewar filled with LN2Cooling: LN2 or Peltier Window: Beryllium or Polymer Counts Rates: 3,000 – 50,000 cps Resolution: 120-170 eV at Mn K-alphaIntroduction to XRFSi(Li) Cross SectionIntroduction to XRFPIN Diode DetectorCooling: Thermoelectrically cooled (Peltier) Window: Beryllium Count Rates: 3,000 – 20,000 cps Resolution: 170-240 eV at Mn k-alphaIntroduction to XRFSilicon Drift Detector- SDDPackaging: Similar to PIN Detector Cooling: Peltier Count Rates; 10,000 – 300,000 cps Resolution: 140-180 eV at Mn K-alphaIntroduction to XRFProportional CounterWindowAnode FilamentFill Gases: Neon, Argon, Xenon, Krypton Pressure: 0.5- 2 ATM Windows: Be or Polymer Sealed or Gas Flow Versions Count Rates EDX: 10,000-40,000 cps WDX: 1,000,000+ Resolution: 500-1000+ eVIntroduction to XRFScintillation DetectorPMT (Photo-multiplier tube) Sodium Iodide Disk ElectronicsWindow: Be or Al Count Rates: 10,000 to 1,000,000+ cps Resolution: >1000 eVConnectorIntroduction to XRFSpectral Comparison - AuSi(Li) Detector 10 vs. 14 KaratSi PIN Diode Detector 10 vs. 14 KaratIntroduction to XRFPolymer Detector Windows♦ Optional thin polymer windows compared to a standard beryllium windows ♦ Affords 10x improvement in the MDL for sodium (Na)Introduction to XRFDetector FiltersFilters are positioned between the sample and detector in some EDXRF and NDXRF systems to filter out unwanted x-ray peaks. Sample Detector Filter Detector X-Ray SourceIntroduction to XRFDetector Filter TransmissionNiobium Filter Transmission and Absorption% T R A N S M I T T E DEOI is transmittedLow energy x-rays are absorbedAbsorption EdgeVery high energy x-rays are transmittedX-rays above the absorption edge energy are absorbed ENERGYSClA niobium filter absorbs Cl and other higher energy source x-rays while letting S x-rays pass. A detector filter can significantly improve detection limits.Introduction to XRFFilter Vs. No FilterDetector filters can dramatically improve the element of interest intensity, while decreasing the background, but requires 4-10 times more source flux. They are best used with large area detectors that normally do not require much power.Unfiltered Tube target, Cl, and Ar Interference PeakIntroduction to XRFRoss Vs. Hull FiltersThe previous slide was an example of the Hull or simple filter method. The Ross method illustrated here for Cl analysis uses intensities through two filters, one transmitting, one absorbing, and the difference is correlated to concentration. This is an NDXRF method since detector resolution is not important.Introduction to XRFWavelength Dispersive XRFWavelength Dispersive XRF relies on a diffractive device such as crystal or multilayer to isolate a peak, since the diffracted wavelength is much more intense than other wavelengths that scatter of the device.Sample DetectorCollimatorsX-Ray SourceDiffraction DeviceIntroduction to XRFDiffractionThe two most common diffraction devices used in WDX instruments are the crystal and multilayer. Both work according to the following formula.nλ = 2d × sinθn = integer d = crystal lattice or multilayer spacing θ = The incident angle λ = wavelengthAtomsIntroduction to XRFMultilayersWhile the crystal spacing is based on the natural atomic spacing at a given orientation the multilayer uses a series of thin film layers of dissimilar elements to do the same thing. Modern multilayers are more efficient than crystals and can be optimized for specific elements. Often used for low Z elements.Introduction to XRFSoller CollimatorsSoller and similar types of collimators are used to prevent beam divergence. The are used in WDXRF to restrict the angles that are allowed to strike the diffraction device, thus improving the effective resolution.SampleCrystalIntroduction to XRFCooling and Temperature ControlMany WDXRF Instruments use:•X-Ray Tube Coolers, and •Thermostatically controlled instrument coolersThe diffraction technique is relatively inefficient and WDX detectors can operate at much higher count rates, so WDX Instruments are typically operated at much higher power than direct excitation EDXRF systems. Diffraction devices are also temperature sensitive.Introduction to XRFChamber AtmosphereSample and hardware chambers of any XRF instrument may be filled with air, but because air absorbs low energy x-rays from elements particularly below Ca, Z=20, and Argon sometimes interferes with measurements purges are often used. The two most common purge methods are:Vacuum - For use with solids or pressed pellets Helium - For use with liquids or powdered materialsIntroduction to XRFChangers and SpinnersOther commonly available sample handling features are sample changers or spinners.Automatic sample changers are usually of the circular or XYZ stage variety and may have hold 6 to 100+ samples Sample Spinners are used to average out surface features and particle size affects possibly over a larger total surface area.Introduction to XRFTypical PIN Detector InstrumentThis configuration is most commonly used in higher end benchtop EDXRF Instruments.Introduction to XRFTypical Si(Li) Detector InstrumentThis has been historically the most common laboratory grade EDXRF configuration.Introduction to XRFEnergy Dispersive ElectronicsFluorescence generates a current in the detector. In a detector intended for energy dispersive XRF, the height of the pulse produced is proportional to the energy of the respective incoming X-ray.Element A Element B Element C Element DSignal to ElectronicsDETECTORIntroduction to XRFMulti-Channel Analyser• • Detector current pulses are translated into counts (counts per second, “CPS”). Pulses are segregated into channels according to energy via the MCA (Multi-Channel Analyser).Intensity (# of CPS per Channel)Signal from DetectorChannels, EnergyIntroduction to XRFWDXRF Pulse ProcessingThe WDX method uses the diffraction device and collimators to obtain good resolution, so The detector does not need to be capable of energy discrimination. This simplifies the pulse processing. It also means that spectral processing is simplified since intensity subtraction is fundamentally an exercise in background subtraction.Note: Some energy discrimination is useful since it allows for rejection of lowenergy noise and pulses from unwanted higher energy x-rays.Introduction to XRFEvaluating SpectraIn addition to elemental peaks, other peaks appear in the spectra:• • • • • •K & L Spectral Peaks Rayleigh Scatter Peaks Compton Scatter Peaks Escape Peaks Sum Peaks BremstrahlungIntroduction to XRFK & L Spectral LinesL beta L alphaK - alpha lines: L shell etransition to fill vacancy in K shell. Most frequent transition, hence most intense peak.K betaK alphaK - beta lines: M shell etransitions to fill vacancy in K shell.K Shell L Shell M Shell N ShellL - alpha lines: M shell etransition to fill vacancy in L shell.L - beta lines: N shell etransition to fill vacancy in L shell.Introduction to XRFK & L Spectral PeaksK-Lines L-linesRh X-ray Tube。

XRF课件

思考题
X射线的本质和特点
特征X射线荧光是如何产生的
简述Moseley定律和Bragg(布拉格)定律
X射线荧光光谱仪的结构与主要类型
简述X射线荧光光谱定性和定量分析的依据
X射线荧光光谱法的主要特点
Thank you for your attention
定量分析中的基本问题
基ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ效应
光谱重叠影响
背景影响
定量分析方法
基体效应: 样品中共存元素对分析元素光谱强度的影响。在光谱分析中基体对测量的分析线的强度影响可分为两大类： (1) 吸收-增强效应：由基体的化学组成所致 (2) 物理状态影响：由样品的粒度、均匀性，密度和表面结构等因素所致。
光谱重叠影响
X射线特点
与可见光一样，是电磁辐射的一种形式，具有波动
和粒子二重性
在某些现象（如直线传播、反射、折射等）中表现
为波，而在另外一些现象（如光电效应、吸收、散
射等）中表现为粒子波长越短，粒子性越强；波长越长，波动性越强
* X射线波长范围：～ 0.01-10 nm(10-9 m)
X射线管示意图
真空条件下，阴极发射的电子在电场作用下飞向阳极; 高速电子与阳极靶原子相遇突然减速，发生能量转化，产生X射线光子；高速电子99%的能量以热能释放，仅有1 % 的能量转变成X射线光子。
X射线管产生的X射线的特点：当高速电子束轰击金属靶时会产生两种不同的X射线。一种连续 X射线，另一种是特征X射线。它们的性质不同、产生的机理不同，用途也不同。 X射线衍射分析利用的是特征X射线；而X射线荧光光谱分析利用的是特征X射线以及连续X射线。
X射线的防护
长时间的X射线照射，会对人体产生危害！

X荧光光谱法(XRF)课件PPT

与其他分析方法相比，X荧光光谱法具有较高的检测精度和稳定性，操作简便，对环境和人员无害，尤其适用于现场快速分析和在线检测等领域。
02 X荧光光谱法的基本原理
原子结构与能级跃迁
01
02
03
原子结构
原子由原子核和核外电子组成，电子在不同能级上运动。
能级跃迁
当原子受到外界能量（如光子）的激发时，电子从低能级跃迁到高能级，反之亦然。
环境样品分析
总结词
X荧光光谱法在环境样品分析中具有独特的优势，能够同时测定多种元素，且对样品的前处理要求较低。
详细描述
X荧光光谱法可用于水质检测，如测定水体中的重金属离子和溶解氧等；还可用于大气颗粒物分析，了解空气污染物的来源和分布情况。
考古样品分析
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
总结词
详细描述
X荧光光谱法在考古样品分析中具有重要作用，能够快速准确地测定文物中的元素组成，为文物鉴定和保护提供依据。
现状
随着科技的不断进步，X荧光光谱仪器的性能不断提升，检测精度和稳定性不断提高，同时新型的仪器和应用也不断涌现，如便携式X荧光光谱仪、在线X荧光光谱仪等。
特点与优势
特点
X荧光光谱法具有非破坏性、快速、多元素同时分析等特点，能够同时检测物质中多种元素的含量，且对样品形状和大小要求不高。
优势
化合物分析
总结词
X荧光光谱法不仅可以检测元素，还可以对化合物进行分析。
详细描述
通过测量不同元素荧光谱线的能量和强度，可以对化合物的类型和结构进行分析。该方法在化学、制药、生物等领域有广泛应用，可用于药物成分分析、生物组织成分分析等。
样品制备与处理
总结词
为了获得准确的X荧光光谱分析结果，需要对样品进行适当的制备与处理。

X射线光谱法 ppt课件

PPT课件
1
5.1.基本原理
X射线是由高能电子的减速运动或原子内层轨道电子跃迁产生的短波电磁辐射。X射线的波长在10-6～10 nm，在X射线光谱法中，常用波长在0.01～2.5 nm范围内。
5.1.1. X射线的发射
1.用高能电子束轰击金属靶；
2.将物质用初级X射线照射以产生二级射线——X射线荧光；
应的半衰期为2.6a：
55Fe → 54Mn + hν
PPT课件
7
5.1.2. X射线的吸收
5.1.2.1.基本原理和概念
X射线照射固体物质时，一部分透过晶体，产生热能；一部分用于产生散射、衍射和次级X射线（X荧光）等；还有一部分将其能量转移给晶体中的电子。因此，用X射线照射固体后其强度会发生衰减。
第5章 X射线光谱法
1895年，Rontgen W C发现了X射线，1913 年Moseley H G J在英国Manchester大学奠定了X 射线光谱分析的基础，在初步进行其用于定性及定量分析的基础研究后，预言了该方法用于痕量分析的可能性。目前，X射线光谱法发展成熟，多用于元素的定性、定量及固体表面薄层成分分析等。而X射线衍射法（X-ray diffraction analysis，XRD）则广泛用于晶体结构测定。
3.利用放射性同位素源衰变过程产生的X射线发射；
4.从同步加速器辐射源获得。在分析测试中，常用的光源为前3种，第4种光源虽然质量非常优越，但设备庞大，国内外仅有少数实验室拥有这种设施。
PPT课件
2
5.1.1.1.电子束源产生的连续X射线
在轰击金属靶的过程中，有的电子在一次碰撞中耗尽其全部能量，有的则在多次碰撞中才丧失全部能量。因为电子数目很大、碰撞是随机的，所以产生了连续的具有不同波长的X射线，这一段波长的 X光谱即为连续X射线谱。

X射线荧光光谱(XRF)分析

消除基体效应
基体效应会影响XRF的测量结果，因此需要采取措施消除基体效应，如稀释样品或添加标准物质。
固体样品的制备
研磨
将固体样品研磨成细粉，以便进行XRF分析。
分选
将研磨后的样品进行分选，去除其中的杂质和粗颗粒。
压片
将分选后的样品压制成型，以便进行XRF测量。
液体样品的制备
1 2
稀释
将液体样品进行稀释，以便进行XRF分析。
定性分析的方法
标样法
01
通过与已知标准样品的荧光光谱进行比较，确定样品中元素的
种类。
参考法
02
利用已知元素的标准光谱，通过匹配样品中释放的X射线荧光光
谱来识别元素。
特征谱线法
03
通过测量样品中特定元素的特征谱线，与标准谱线进行对比，
确定元素的存在。
定性分析的步骤
X射线照射
使用X射线源照射样品，激发原子中的电子跃迁并释放出X 射线荧光光谱。
XRF和ICP-AES都是常用的元素分析方法，ICP-AES具有更高的灵敏度和更低的检测限，适用于痕量元素分析，而XRF具有更广泛的应用范围和更简便的操作。
XRF与EDS的比较
XRF和EDS都是用于表面元素分析的方法，EDS具有更高的空间分辨率，适用于微区分析，而XRF具有更广泛的元素覆盖范围和更简便的操作。
XRF分析的局限性
01
元素检测限较高
对于某些低浓度元素，XRF的检测限相对较高，可能无法满足某些应用领域的精度要求。
02
定量分析准确性有限
由于XRF分析基于相对强度测量，因此对于不同样品基质中相同元素的定量分析可能存在偏差。
03
对非金属元素分析能力有限

X荧光光谱法(XRF)解析(课堂PPT)

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
用化学联(IUPAC)的
定义，TXRF是一种
微量分析
（Microanalysis）
方法，而且总是需要
将样品进行一定的预
处理制备成溶液、悬
浊液、细粉或薄片，
而一般原样很少能直
接分析。
27
参考文献: «X射线荧光光谱分析作者:吉昂陶光仪卓尚军罗立强科学出版社
全反射X射线荧光分析作者:(德)赖因霍尔德·克洛肯凯帕原子能出版社
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。
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．

X射线荧光光谱分析技术精讲PPT课件

300>
第39页/共99页
脉冲高度分布
高计数率带来的问题：堆积、脉冲高度漂移
escape
I[kcps]
Intensity: < 100 kcps
LiF(200) Fe KA1 FC
Intensity: 200 - 300 kcps
Pulshight shift
Pile-up effect
Pulshight-shift
Mo
B [0,18 keV] 6 e-I+
B
X-rays
ra
rc
r
第30页/共99页
流气计数器或封闭计数器
Ar + 10% CH4 e- e- e- e- e- e- eI+ I+ I+ I+ I+ I+ I+
CH4: quench gas (electropositive!) Toxic for the FC: elektonegative gasses, e.g.
S Cl
第18页/共99页
X射线的发生: 改变电压和电流对原级谱线的影响（如何选择电压、电流参数）
Change in kV:
Optimum settings are predefined in SPECTRAplus !!!
第19页/共99页
Changing of mA will change only the intensity
l = 11.3 - 0.02 nm
or
元素范围从铍 (Be)到铀 (U)
第2页/共99页
单位
Name 波长能量 Quatum 强度
符号单位 t]
description

《X荧光光谱法XRF》课件

环境保护和能源开发中的应用
XRF可以用于土壤和水体中有害元素的检测，以及能源材料的分析和质量控制。
3
数据处理和分析
通过对荧光光谱数据进行分析和解释，确定样品中各种元素的含量和组成。
XRF的精度和准确性
1 精度和准确性的定
义
精度是指分析结果的重复性和一致性，准确性是指结果和真实值之间的接近程度。
2 影响精度和准确性
的因素
样品制备、仪器校准、环境条件以及操作人员的经验和技术水平都会影响XRF的精度和准确性。
《X荧光光谱法XRF》PPT 课件
X荧光光谱法XRF是一种广泛应用于材料分析的技术。本课件介绍了XRF的概述、仪器和设备、实验操作、精度和准确性、应用领域以及趋势和发展。
概述
XRF简介
X荧光光谱法（XRF）是一种无损的化学分析方法，通过测量材料中的X射线荧光来确定各种元素的含量和组成。
XRF的应用领域
XRF广泛应用于金属材料分析、矿石成分分析、建筑材料分析等领域，为质量控制和材料研究提供了强大的工具。
XRF的原理和特点
XRF基于X射线的相互作用原理，具有非接触、快速、多元素分析和无需样品破坏等特点。
XRF的仪器和设备
X射线源和检测器
XRF使用X射线源产生射线，并使用检测器测量材料中的荧光辐射来分析元素。
建筑材料分析
XRF可以分析建筑材料中的重金属含量，用于环境保护和建筑材料质量的检测。
XRF的趋势和发展
1
应用领域的拓展
2
XRF在环境保护和能源开发等领域的
应用不断增加，为解决实际问题提供
了有力支持。
3
仪器技术的改进
随着技术的进步，XRF仪器的性能不断提高，分析速度和准确性得到了显著提升。

X荧光光谱法(XRF)

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.
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.
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( 49In以下元素)或L( 50 Sn以上元素)与标样相应谱线的2 对比，进行初步判定
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.
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．

受能每激量一原的次子释的的放跃二，迁次从都而伴射形随线成有。

X
X

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。
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 1 1 ( ) 2 K (Z S )

X射线荧光光谱分析分析PPT教案学习

第7页/共70页
概述
莫塞莱定律：
莫塞莱定律（Moseley’s law），是反映各元素 X射线特征光谱规律的实验定律。1913年H.G.J莫塞莱研究从铝到金的38种元素的X射线特征光谱 K和L线，得出谱线频率的平方根与元素在周期表中排列的序号成线性关系。
Z为元素的原子序数； ν是频率，主谱线或 K 壳层 X-射线发射谱线的频率； K1﹑K2是依不同种类的谱线而设定的常数。
计数率cps或kcps，是指每秒计数或千每秒计数
X射线强度所用的符号通常为I，Ii是指i元素的
强度。
第15页/共70页
光谱是一系列有规律排布的光，如雨后的彩虹。
第16页/共70页
X射线荧光光谱原理
X射线光谱
➢ X射线的产生当高速运动的电子或带电粒子(如质子、α粒
子等)轰击物质时其运动受阻，和物质发生能量交换，电子的一部分动能转变成为X射线光子辐射能，以X射线形式辐射出来。
第39页/共70页
X射线荧光光谱仪
波长色散X射线荧光光谱仪
➢ 分光晶体
选择：衍射强度大分辨率高峰背比高温度效应小合适的波长范围
第40页/共70页
X射线荧光光谱仪
波长色散X射线荧光光谱仪
不同波长的荧光X射线必须选择与其匹配的分光晶体
第41页/共70页
X射线荧光光谱仪
波长色散X射线荧光光谱仪
X射线荧光光谱原理
特征荧光X射线
同样为特征谱线，特征荧光X射线和靶材的特征谱线不同之处在于前者是射线阴极发出的电子对靶材元素原子内层的激发，而特征荧光X射线是由X 射线管发出的一次X射线（原级X射线）激发样品而产生的具有样品元素特征的二次X射线。
第20页/共70页

XRF综合培训课件PPT

深 → → → → 浅
材质被测元素
深
↓
Cd
浅 Pb,Hg,Br
塑胶、溶液等
～10mm ～2mm
Al ～2mm
金属
Fe,Cu
无铅焊锡焊锡（Sn）
～100μm ～50μm
～20μm ～10μm
Cr ～0.5mm
～5μm
注意・镀层样品会受到基材的影响
2021/3/10
锡镀层
2021/3/10
均
偏
一
析
层构造
36
IC：集成电路的引脚
周围的塑胶也被X射线照射了 ⇒ ＜只能进行定性分析＞
将引脚集中排列
⇒ ＜可以进行定量分析＞
2021/3/10
面方向的均一性可以确认，但深度方向的不均一性（镀层）容易被忽视，应该注意。
37
一次X射线的入射深度和荧光X射线的发出深度
2021/3/10
4/7/2021 4:3146AM
工作曲线法
• 工作曲线定量分析步骤：制定分析条件，分析标准样品、登记X射线强度，制作校准曲线，分析未知样品。
• 分析上限：即工作曲线最高点对应的含量，一般为1200ppm • 检出限：即检测下限。将空白样品测试11次，扫描图实例
2021/3/10
2021/3/10
4/7/2021 4:3242AM
2021/3/10
4/7/2021 4:3243AM
2021/3/10
4/7/2021 4:3244AM
ROHS中标准的检测方法流程图
筛选
印证
2021/3/10
4/7/2021 4:3245AM
所谓筛选分析：
应用高效率的筛选分析法可以大幅度降低检查。为了保证检查的可信度，对于筛选测试，简单的拆分、分解、样品的调整是必要的。

XRF介绍PPT课件

4
• 他发现了下例事实：（1）X射线除了能引起氰亚铂酸钡发荧光外，还能引起许多其它化学制品发荧光。（2）X射线能穿透许多普通光所不能穿透的物质；特别是能直接穿过肌肉但却不能透过骨胳，伦琴把手放在阴极射线管和荧光屏之间，就能在荧光屏上看到他的手骨。（3）X射线沿直线运行，与带电粒子不同，X射线不会因磁场的作用而发生偏移
9
巴克拉 —— 元素的特征次级X射线标识谱
• 巴克拉发现了每一种化学元素产生一种次级X射线辐射，因此，它可被看作是该元素的特征标志，巴克拉称其为标识X射线
• 巴克拉还发现，标识谱线被区分为两个不同的范围：K系列和L系列。K 系列的穿透本领较强，L系列的穿透本领较弱。巴克拉成功地研究了从钙到铈的K系列和从银到铋的L系列
固体样品需要在真空环境下分析液体样品需要在氦气环境下分析
XRF相对于其它技术的优势：
分析速度通常很简单的样品制备非常好的稳定性和精度很宽的动态范围
最重要的，X射线荧光是非破坏性的分析
32
XRF原理
33
激发
X射线光管
产生能够激发原子的光子
可提供最大70KV和4200W 需要冷却装置，低功率可用空气冷却，高功率需要外冷注意: 铍窗易损坏 (50um,75um) 和电视机的阴极管设计相似
内部样品传送器
Primary Beam Filter
Aperture Changer
Helium 氦气快门 Primary Collimator Changer
晶体
X-光管真空泵
Vapor Filter
测角仪
发生器
探测器
19
WDXRF 原理:布拉格公式
n = 2d sin()
n = 射线的级数 = 射线的波长 d =晶体的晶面间距 =布拉格角

XRF课件

16
能量色散型X射线荧光光谱图
17
3. 全反射XRF
以很小的角度入射（0.1º）；表面灵敏性，可以检测表面几个原子层厚度；检测灵敏性，可以检测到108原子/cm2；定量分析效果好；进行表面扫描，测定薄膜的组成；微电子芯片材料的表面金属污染的检测。
18
PANalytical Axios XRF光谱仪（测试中心）
14
晶体分光型X射线荧光光谱仪扫描图
15
2. 能量色散型X射线荧光光谱仪
采用半导体检测器；多道脉冲分析器(1000多道)；直接测量试样产生的X射线能量；无分光系统，仪器紧凑，灵敏度高出2～3个数量级；无高次衍射干扰；可同时测定多种元素；适合现场快速分析；检测器在低温(液氮)下保存使用，连续光谱构成的背景较大。对轻元素的分辨率较低.
Fe(Z=26) Kα1：1.936
Cu(Z=29) 1.540
Ag(Z=49) 0.559
Pb(Z83) 0.165 (Å)
21
2.定量分析
依据：在一定条件下（样品组成均匀，表面光滑平整，元素无相互激发），谱线强度与含量成正比。定量分析一般需要有标样。
方法：（1）标准曲线法（2）标准加入法（3）内标法（4）稀释法（5）无标样基本参数数学计算法
产生误差的因素：基体效应（物理化学状态不同）、粒度效应（对X射线的吸收）、谱线干扰。
22
3. XRF元素分布图
利用X射线的限束功能，将辐照束斑直径减小到1mm 对任何指定区域进行小面积逐点元素测定形成X射线荧光光谱的元素分布图
23
24
五. XRF分析方法的应用
可测原子序数5~92的元素，可多元素同时测定。矿物成份分析环境分析陶瓷材料分析催化剂成份分析薄膜厚度测定