X射线荧光分析技术
x射线荧光光谱技术
x射线荧光光谱技术
X射线荧光光谱技术是一种分析材料成分的技术。
其基本原理是当物质中的原子受到适当的高能辐射的激发后，会放射出该原子所具有的特征X射线。
根据探测到该元素特征X射线的存在与否，可以定性分析材料的成分。
而在X射线荧光光谱分析中，多数采用高功率的封闭式X射线管为激发源，配以晶体波长色散法及高效率的正比计数器和闪烁计数器，并且用电子计算机进行程序控制、基体校正和数据处理。
此技术常用于元素定性分析、半定量分析和定量分析，可以进行无损分析，但灵敏度不高，只能分析含量在0.02%以上的元素。
试样应具备一定尺寸和厚度，表面平整，可放入仪器专用的样品盒中，同时要求制样过程具有良好的重现性。
荧光X射线的谱线简单，光谱干扰少。
X射线荧光光谱分析原理
X射线荧光光谱分析原理X射线荧光光谱（X-ray fluorescence XRF）分析是一种广泛应用于材料表面元素成分分析的技术。
它通过激发样品表面的原子核、内壳轨道电子和自由价电子，使其发射特定的X射线，从而获得样品的元素组成信息。
X射线荧光光谱分析原理主要包括激发、发射、检测和数据处理四个方面。
首先，激发是X射线荧光光谱分析的第一步。
常用的激发方法有光电激发和电子束激发两种。
其中，光电激发是通过辐射X射线的方式激发样品表面的原子核和电子。
电子束激发则是通过加热样品并瞄准电子束激发样品表面原子核和电子。
激发过程中，激发源所辐射的X射线就是被测元素在K、L、M壳层上的电子跃迁所产生的。
其次，发射是X射线荧光光谱分析的第二步。
当激发源作用于样品表面时，样品中的原子核和电子会被激发到高能级，然后通过跃迁回到基态，释放出能量。
这些能量以光子的形式发射出来，即X射线。
样品中每个元素的具体发射X射线的特性主要由其原子结构和电子能级决定。
第三，检测是X射线荧光光谱分析的第三步。
发射的X射线需要被检测器接收并转化为电信号，然后通过电子学系统将信号放大并易于测量和分析。
常见的检测器有气体比例计数器、固体闪烁体和半导体探测器等。
这些检测器对X射线的能量和强度具有不同的响应特性，可以根据分析的任务需求选择适合的检测器。
最后，数据处理是X射线荧光光谱分析的最后一步。
将接收到的电信号经过放大和处理后，可以得到关于激发源出射X射线的能量、强度和时间等信息。
通过比对已知元素的特征X射线能谱，可以确定样品中存在的元素种类和含量，从而实现对样品成分的分析。
总结来说，X射线荧光光谱分析通过激发样品，使其发射特定的X射线，并通过相应的检测器接收和转化为电信号进行分析。
通过该原理，可以快速、准确地分析材料表面的元素成分，广泛应用于材料科学、环境监测、地质矿产等领域。
xrf实验目的 原理 要求
xrf实验目的原理要求
XRF（X射线荧光光谱分析）是一种常用的无损分析技术，用于
确定材料的化学成分。
XRF实验的目的是通过测量材料中元素的特
征X射线荧光来确定样品的化学成分。
这种分析技术可以应用于多
种领域，包括地质学、环境科学、材料科学等。
XRF的原理是当样品受到X射线照射时，会激发样品中的原子
产生特征X射线荧光。
每种元素都有独特的X射线荧光特征，因此
可以通过测量这些特征X射线的强度来确定样品中元素的含量。
XRF
技术可以分为荧光X射线光谱和能谱X射线光谱两种，分别用于不
同类型的样品分析。
在进行XRF实验时，有一些要求需要注意。
首先，样品的制备
需要保证样品的均匀性和代表性，以确保分析结果的准确性。
其次，仪器的校准和标定也是非常重要的，需要定期进行以确保分析结果
的准确性和可靠性。
此外，还需要考虑样品的尺寸和形状对实验结
果的影响，以及实验环境中的干扰因素等。
总的来说，XRF实验的目的是确定样品的化学成分，其原理是
通过测量样品中元素产生的特征X射线荧光来实现的。
在进行实验
时，需要注意样品制备的均匀性和代表性，仪器的校准和标定，以及样品尺寸、形状和实验环境等因素。
这些要求都是为了确保XRF 分析结果的准确性和可靠性。
X射线荧光分析法
单色器：晶体
探测器：正比计数器/闪烁计数器
测角仪
晶体分光型X射线荧光光谱仪扫描图
谱图特点：以波长或2θ角为横轴
2. 能量色散型X射线荧光光谱仪 采用半导体检测器和多道脉冲分析器(1000多道)；
直接测量试样产生的X射线能量；
优点：无分光晶体和测 角仪，简单，易于小型 化；仪器紧凑，灵敏度 高出2～3个数量级；无 高次衍射干扰； 不足：连续光谱构成的 背景较大；对轻元素分 辨有限
（1）每种元素具有一系列波长、强度比确定的谱线；
Mo(Z42)的K系谱线K1、K2 、K1 、K2 、K3
强度比 100、 50、 14、 5、 7
（2）不同元素的同名谱线，其波长随原子序数增加而减小
Fe(Z=26) K1： 1.936 Cu(Z=29) 1.540 Ag(Z=49) 0.559 埃（A）
能量色散型X射线荧光光谱图
EDX dataLeabharlann of CdS nanotubes.
三、应用
1.定性分析：依据是Moseley定律
在波长色散XRF中，是通过Bragg定律，将特征X射线的波长与谱峰的2 角联系起来，也就是说，当所用晶体的2d值确定后，波长与2角一一 对应。已经制成表格：谱线—2表； 例：以 LiF(200) 作为分光晶体，在 2=44. 59 处有一强峰，谱线—2 表显示为：Ir(K)，故试样中可能含Ir（要有佐证）；
特点： (1) 特征性强，内层电子跃迁，谱线简单 (2) 精密度高：<0.08%，优于化学分析法 (3) 无损分析方法，各种形状试样，薄层分析
(4) 线性范围广，微量 — 常量：金属 / 合金，飞机汽油
Pb/Br定量；润滑油Ca/Ba/Zn；油漆，大气污染物 缺点：灵敏度低(>0.0X%)；不能分析序数小于5的元 素；对标准要求严格
X射线荧光光谱分析法
X射线荧光光谱分析法X射线荧光光谱分析法（X-ray fluorescence spectroscopy，简称XRF）是一种非破坏性的分析方法，可以用于确定样品中的元素成分和浓度。
这种方法是通过样品中原子受到入射的X射线激发，产生特定能量的荧光X射线，然后测量荧光X射线的强度和能谱来确定元素的类型和浓度。
X射线荧光光谱分析法通常包括两个主要步骤：样品的激发和荧光X射线的检测。
在激发过程中，样品被置于X射线源的束斑中，经过激发后，样品中的原子会发射出特定能量的荧光X射线。
荧光X射线经过一系列的激发、透射和转换后，最终被探测器测量和记录下来。
测量得到的荧光X射线强度和能谱可以通过专门的软件进行分析和解析，从而确定样品中元素的类型和浓度。
XRF分析技术具有许多优点，使其成为一种常用的分析方法。
首先，它是一种非破坏性的分析方法，样品在测试过程中完整保留，不需要额外的处理，可以用作进一步的测试或保存。
其次，XRF方法具有广泛的元素适用范围，可以准确测定周期表中从钍（原子序数90）到氢（原子序数1）的所有元素。
同时，该方法还适用于各种不同的样品类型，包括固体、液体和粉末等。
另外，XRF分析速度快，具有高灵敏度和准确性，可以同时进行多元素分析。
然而，X射线荧光光谱分析法也存在一些局限性。
首先，由于荧光X射线的能量范围有限，该方法无法测定低原子序数的元素，比如锂（原子序数3）以下的元素。
其次，对于高原子序数的元素，如铀和钍，荧光X射线的强度相对较弱，需要较长的测量时间来获取准确的结果。
另外，XRF方法对于样品的准备要求较高，包括取样、研磨和制备等步骤，对样品的形状和尺寸也有一定的要求。
总的来说，X射线荧光光谱分析法是一种广泛应用于材料科学、地质学、环境科学、金属冶金等领域的有效分析方法。
在实际应用中，为了获得准确的结果，需要根据具体的测试要求对仪器进行校准，并对样品进行合理的处理和制备。
此外，随着技术的不断进步，XRF方法也在不断改进，如开发更高分辨率的能谱仪和软件等，以提高分析的灵敏度和准确性。
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射线荧光分析技术
X射线荧光分析技术X射线荧光分析技术（X-ray fluorescence analysis），简称XRF，是一种非破坏性的化学分析技术，广泛应用于材料科学、环境保护、地质学、考古学和贵金属检测等领域。
它利用样品受到X射线激发后发生特定能级电子的跃迁，从而发出特定能量的荧光射线。
通过检测和分析这些荧光射线的能谱，可以确定样品的化学成分及其相对含量。
X射线荧光分析技术的基本原理是基于元素的内层电子跃迁的能级结构。
当样品受到X射线束照射后，其内部原子会被激发，内层电子跃迁至空位，产生特定能量的荧光射线。
样品中不同元素的荧光光谱具有特征性，可以通过测量这些特征能量的荧光光谱来确定样品的组成。
XRF技术提供了一种快速、准确和非破坏性的分析方法，可以同时测定多种元素，且对样品处理要求较低。
X射线荧光分析技术的仪器主要由X射线源和能谱仪构成。
X射线源一般采用X射线管或放射性源产生X射线束，激发样品产生荧光射线。
能谱仪则用于检测和记录荧光光谱。
常用的能谱仪有锗半导体探测器、硅锗探测器和多道分析仪等。
这些仪器可以在短时间内进行准确的荧光光谱测量，并通过与已知标准样品进行比较，从而确定样品的成分和含量。
X射线荧光分析技术有很多优点。
首先，它具有非破坏性，可以对样品进行无损分析，不会对样品造成任何破坏。
其次，XRF技术具有多元素的测定能力，可以同时分析多种元素，无需对样品进行预处理。
再次，分析速度快，通常只需要几分钟到几十分钟即可完成一次分析，并且结果准确可靠。
此外，XRF技术还适用于各种类型的样品，包括固体、液体、粉末和薄膜等。
X射线荧光分析技术在不同领域有着广泛的应用。
在材料科学中，XRF技术可以用于确定材料的成分和含量，帮助进行质量控制和材料鉴定。
在环境保护方面，它可以用于分析土壤、水和空气中的重金属和其他有害物质，监测环境污染程度。
在地质学和矿物学领域，XRF技术可以用于鉴定和分析岩石和矿石的化学成分，帮助勘探和开采工作。
x射线荧光分析原理
x射线荧光分析原理
X射线荧光分析原理是一种无损分析技术，通过样品中的元素发射的特征X射线进行分析。
该技术基于原子的特性，当样
品受到X射线照射后，其内部原子会受到激发，然后返回稳
定状态时会发出特定的能量X射线。
X射线荧光分析仪器主要由X射线源、样品台和能谱仪组成。
首先，X射线管产生高能的X射线，这些X射线经过准直器
照射到样品上。
样品吸收了一部分X射线，并将其中的一部
分能量转化为内部原子的电磁能量。
被激发的原子将返回基态时，会发出特定能量的荧光X射线。
这些荧光X射线由能谱仪探测到，并进行能量分析。
能谱仪
可以根据不同能量的X射线，将其转化为电信号，并生成能
谱图。
根据荧光X射线的特征能量，可以确定样品中存在的元素以
及其相对含量。
每个元素都有自己独特的能量谱线，因此可以通过比较荧光X射线的能谱图与标准库中的谱线进行定性和
定量分析。
X射线荧光分析具有灵敏度高、分析速度快、多元素同时分析的特点。
它被广泛应用于材料分析、环境监测、地质矿产勘探等领域。
由于其非破坏性和准确性，X射线荧光分析成为一种重要的分析技术。
X射线荧光光谱分析技术介绍(1)
探测器: 脉冲高度分布 - Pulse Height Analysis (PHA)
Ar + 10% CH4
HV: + 1400 V - 2000 V
Ar KA1:
2,956 keV
100 %
KA1
Ar
Puls hight
100 %
I [kcps]
S KA1 2,3 keV Fe KA1 6,4 keV Escape 3,4 keV
-9
d e s c rip tio n
能量
E [k e V ]
Q u a tu m 强度
E [ keV ]
1 . 24
l [ nm ]
l [ nm ]
1 . 24 E [ keV ]
X射线的产生
电子跃迁 (特征谱线辐射) 电子减速 (韧致辐射,or 连续谱 ) 电子改变方向 (同步加速器)
Ar + 10% CH4
[
V cm torr
]
ra
rc
r
流气计数器或封闭计数器
HV: + 1400 V - 2000 V
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. O, H2O
X射线荧光光谱分析技术
一、基础理论 二、仪器的结构与分析条件的选择 三、定量分析方法和基体效应校正
一、基础理论
X射线的产生
连续谱线 特征谱线
X射线荧光光谱分析
X射线荧光光谱分析X射线荧光光谱分析（X-ray Fluorescence Spectroscopy, XRF）是一种无损分析技术，常用于元素和化合物的定性和定量分析。
这种技术利用X射线与物质相互作用产生的特殊光谱，通过测量和分析光谱特征来确定物质的组成和浓度。
X射线荧光光谱分析是基于X射线与物质相互作用的原理。
在分析过程中，样品暴露在高能X射线束下，X射线与样品中的原子产生相互作用，使原子内的内层电子被激发。
当激发的电子回到基态时，会发射出特定能量的X射线，这些特定能量的X射线被称为荧光X射线。
每个元素都有其特定的荧光X射线能量，通过测量样品发射的荧光X射线能量和强度，可以确定样品中元素的种类和相对浓度。
X射线荧光光谱分析常用的仪器是X射线荧光光谱仪（XRF spectrometer）。
该仪器由X射线源、样品支撑台、能量分散元件（如闪烁体晶体），以及能量敏感的探测器（如光电倍增管或固态探测器）等部分组成。
X射线荧光光谱仪可根据实验需要分为两种类型，即能量散射型和功率型。
能量散射型X射线荧光光谱仪在分析中使用了X射线与样品相互作用后发生散射的原理。
这种仪器测量荧光X射线的强度和能量，并通过能量散射的方式来确定元素的种类和相对浓度。
能量散射型X射线荧光光谱仪具有较高的分析灵敏度和较低的检测限。
功率型X射线荧光光谱仪则主要利用了荧光X射线的能量和强度之间的关系。
通过测量荧光X射线的强度，并利用特定的标准物质进行校准，可以定量测量样品中的元素浓度。
功率型X射线荧光光谱仪通常具有较高的灵敏度和较低的分析误差。
X射线荧光光谱分析广泛应用于材料科学、地质学、环境监测、医药化学、金属检测等领域。
在材料科学中，X射线荧光光谱分析可用于分析材料中的元素组成和化合物含量，用于质量控制和质量评估；在地质学中，可以用于岩石和矿石的成分分析和矿物鉴定；在环境监测中，可以用于大气颗粒物和土壤中有毒金属元素的测定和分析；在医药化学中，可以用于药物中有害金属元素的检测和分析；在金属检测中，可以用于金属材料成分分析和金属产品质量检测。
xrf 原理
xrf 原理XRF原理。
XRF（X射线荧光）是一种常用的非破坏性分析技术，广泛应用于金属、矿石、化工、环境、地质、建材等领域。
它通过测定材料中元素的特征X射线荧光强度来分析样品的成分，具有快速、准确、无损、多元素分析等优点。
下面将详细介绍XRF的原理。
XRF分析的原理是利用入射X射线激发样品，样品中的元素吸收X射线后会发出特征X射线荧光。
这些特征X射线的能量和强度与元素的种类和含量有关，通过测量特征X射线的能谱图，就可以确定样品中各种元素的含量。
XRF分析主要包括激发和检测两个过程。
首先是激发过程。
XRF分析中常用的激发源有放射性同位素源和X射线管两种。
放射性同位素源常用的有锗-125、钴-57等，它们通过衰变产生的γ射线作为激发源。
X射线管则是通过加速电子产生X射线来激发样品。
无论是哪种激发源，其作用都是使样品中的原子内部电子跃迁，从而产生特征X射线。
接下来是检测过程。
检测系统通常包括X射线检测器、能谱仪和数据处理系统。
X射线检测器接收样品发出的特征X射线，并将其转换成电信号。
能谱仪对这些信号进行能量分析，得到特征X射线的能谱图。
数据处理系统根据能谱图进行峰面积计数，再通过内标法或外标法计算出样品中各元素的含量。
XRF分析的原理可以用荧光原理和能谱原理来解释。
荧光原理是指样品受到激发X射线后，元素内部的原子核激发态电子会跃迁到基态，放出特征X射线。
能谱原理是指特征X射线的能量是固定的，不同元素的特征X射线能量不同，因此可以通过能谱图来识别元素。
总的来说，XRF分析的原理是基于样品中元素吸收入射X射线后发出特征X射线荧光的现象，通过测量特征X射线的能谱图来分析样品的成分。
它是一种快速、准确、无损、多元素分析的技术，广泛应用于各个领域。
希望本文能够对XRF的原理有所了解，谢谢阅读。
X射线荧光光谱分析技术
X射线荧光光谱分析技术X射线荧光光谱分析技术（X-ray Fluorescence Spectroscopy，简称XRF），是一种广泛应用于材料分析及质量控制的非破坏性分析技术。
该技术通过照射样品表面的X射线，激发样品中的原子产生特征性的荧光辐射，进而分析样品中元素的成分和含量。
X射线荧光光谱分析技术已被广泛应用于地质学、环境科学、材料科学等领域。
X射线荧光光谱分析技术的原理是基于光谱学的基本原理，即每个元素都有特征性的能级结构。
当样品被高能X射线照射时，样品中的原子会吸收能量，部分原子中的电子被激发到较高能级，然后回到基态时会产生辐射。
这种辐射即为X射线荧光辐射，其能量与原子的能级结构相关，因此可以用来确定样品中各个元素的存在及其含量。
X射线荧光光谱分析技术可以通过改变荧光辐射的特性来确定样品中元素的含量。
荧光辐射的能量与原子的能级结构有关，每个元素都有特定的能级和光谱特征。
通过测量荧光辐射的能谱并与标准样品进行比较，可以确定样品中各个元素的含量。
X射线荧光光谱分析技术可以同时测定多种元素，其分析速度快，准确性高，可靠性强。
1.非破坏性：X射线荧光光谱分析技术不需要对样品进行任何物理或化学处理，对样品几乎没有任何破坏作用，可以做到无损分析。
2.多元分析：X射线荧光光谱分析技术可以同时分析多种元素，可以分析样品中的主要元素和微量元素，能够提供全面的元素信息。
3.快速分析：X射线荧光光谱分析技术具有高分析速度，通过扫描样品表面可以在几秒钟到几分钟之间完成一次分析。
4.范围广：X射线荧光光谱分析技术适用于多种材料，包括固体、液体和气体等，可以应用于各种样品的分析。
5.准确性高：X射线荧光光谱分析技术的结果准确可靠，可以满足许多工业和科学研究对元素分析的要求。
X射线荧光光谱分析技术在各个领域有着广泛的应用。
在地质学中，可以用于矿石和岩石中有害元素的分析，用以评估其对环境的影响；在环境科学中，可以用于水、土壤和空气中有毒金属的监测与分析；在材料科学中，可以用于分析金属、陶瓷、塑料等材料中的元素含量，以保证产品质量。
x射线荧光光谱
X射线荧光光谱什么是X射线荧光光谱？X射线荧光光谱（X-Ray Fluorescence Spectroscopy, XRF）是一种用于化学元素定性和定量分析的非破坏性分析技术。
它通过测量样品受到激发后发射的X射线能谱来确定样品中的元素组成和相对含量。
X射线荧光光谱利用X射线与物质相互作用的原理进行分析。
当X射线入射到样品表面时，部分X射线将被物质中的原子激发，导致原子内部的电子跃迁。
当激发的电子回到基态时，会释放出能量，形成荧光X射线。
测量荧光X射线的能谱可以确定样品中存在的化学元素种类和含量。
X射线荧光光谱的应用领域X射线荧光光谱在许多领域中得到了广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：1. 金属材料分析X射线荧光光谱可以对金属材料进行化学元素分析，包括金属材料的成分分析、纯度检测和杂质检测等。
通过XRF技术，可以快速准确地确定金属材料中各种元素的含量和配比，从而对金属材料的质量进行评估。
2. 矿石和土壤分析矿石和土壤中含有丰富的化学元素，X射线荧光光谱可以用于分析矿石和土壤样品中元素的组成和含量。
这对于矿石勘探、矿石开采、土壤污染监测等具有重要的意义。
3. 环境监测X射线荧光光谱可以用于环境中有害元素的检测和监测，例如水中重金属离子的检测、空气中微量元素的分析等。
这对于环境保护和环境污染治理具有重要的实际应用价值。
4. 文物保护与考古X射线荧光光谱可以用于文物和古代艺术品的非破坏性分析，帮助鉴别文物的材料成分、年代和地域等信息。
此外，X 射线荧光光谱也可以用于考古学中的样品分析，帮助研究人员了解古代文化和历史。
X射线荧光光谱的仪器和测量方法X射线荧光光谱仪通常由X射线源、样品台、能谱仪和数据处理系统等组成。
其中，X射线源用来产生足够的X射线能量去激发样品，样品台用来放置待测样品，能谱仪用来测量荧光X射线的能谱，数据处理系统用来分析并解释测量结果。
测量方法的基本步骤如下：1.样品准备：样品需要经过预处理，例如固体样品需要制成小颗粒或片状，液体样品需要按一定比例加入载体等。
x射线荧光分析仪原理
x射线荧光分析仪原理X射线荧光分析仪原理。
X射线荧光分析仪（XRF）是一种非破坏性的分析技术，广泛应用于金属、矿石、化工、环境监测等领域。
它能够快速、准确地分析样品中的元素成分，具有操作简便、分析快速、样品准备简单等优点。
本文将介绍X射线荧光分析仪的原理及其应用。
X射线荧光分析仪是利用X射线与物质相互作用的原理进行元素分析的仪器。
当样品受到X射线照射时，样品中的原子会吸收X射线的能量，部分原子的内层电子被激发到高能级，随后电子会向低能级跃迁，释放出特征性的荧光X射线。
这些荧光X射线的能量和强度与样品中元素的种类和含量成正比关系。
X射线荧光分析仪通过测量样品荧光X射线的能谱，从而确定样品中元素的含量。
X射线荧光分析仪的主要组成部分包括X射线源、样品台、能谱仪及数据处理系统。
X射线源是X射线荧光分析仪的核心部件，它能够产生高能量的X射线。
当X射线照射到样品上时，样品会产生荧光X射线。
荧光X射线经过能谱仪的检测和分析，最终得到样品的元素成分及含量。
数据处理系统对能谱进行处理和分析，得出最终的测试结果。
X射线荧光分析仪具有许多优点。
首先，它能够对样品进行非破坏性分析，不需要对样品进行特殊处理，能够保持样品的完整性。
其次，X射线荧光分析仪具有高分辨率、高灵敏度和高准确性，能够对微量元素进行准确分析。
另外，它的分析速度快，能够在几分钟内完成对多种元素的分析。
因此，X射线荧光分析仪被广泛应用于金属材料、矿石、地质样品、环境监测等领域。
在实际应用中，X射线荧光分析仪需要注意一些问题。
首先，样品的制备和放置需要严格控制，确保样品的均匀性和准确性。
其次，仪器的校准和维护工作也非常重要，只有在仪器状态稳定的情况下，才能得到准确可靠的分析结果。
此外，对于不同类型的样品，需要选择合适的分析模式和参数，以确保分析的准确性和可靠性。
总之，X射线荧光分析仪作为一种快速、准确的分析技术，已经成为现代分析实验室中不可或缺的仪器之一。
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射线荧光光谱分析
X射线荧光光谱法进行定量分析的依据是元素的荧光X射线强度I1与试样中该元素的含量Wi成正比：
（10.2）
式中，为 =100%时，该元素的荧光X射线的强度。根据式(10.2)，可以采用标准曲线法，增量法，内标法等 进行定量分析。但是这些方法都要使标准样品的组成与试样的组成尽可能相同或相似，否则试样的基体效应或共 存元素的影响，会给测定结果造成很大的偏差。所谓基体效应是指样品的基本化学组成和物理化学状态的变化对X 射线荧光强度所造成的影响。化学组成的变化，会影响样品对一次X射线和X射线荧光的吸收，也会改变荧光增强 效应。例如，在测定不锈钢中和等元素时，由于一次X射线的激发会产生荧光X射线，在样品中可能被吸收，使激 发产生，测定 i时，因为Fe的吸收效应使结果偏低，测定时，由于荧光增强效应使结果偏高。但是，配置相同的 基体又几乎是不可能的。为克服这个问题，目前射荧光光谱定量方法一般采用基本参数法。该办法是在考虑各元 素之间的吸收和增强效应的基础上，用标样或纯物质计算出元素荧光X射线理论强度，并测其荧光射线的强度。将 实测强度与理论强度比较，求出该元素的灵敏度系数，测未知样品时，先测定试样的荧光X射线强度，根据实测强 度和灵敏度系数设定初始浓度值，再由该浓度值计算理论强度。将测定强度与理论强度比较，使两者达到某一预 定精度，否则要再次修正，该法要测定和计算试样中所有的元素，并且要考虑这些元素间相互干扰效应，计算十 分复杂。因此，必须依靠计算机进行计算。该方法可以认为是无标样定量分析。当欲测样品含量大于1%时，其相 对标准偏差可小于1%。
X射线荧光光谱分析法
X射线荧光光谱分析法X射线荧光光谱分析法（X-ray fluorescence spectroscopy，简称XRF）是一种利用样品被X射线辐照后发出的荧光光谱进行化学元素定性和定量分析的方法。
它是一种非破坏性的分析技术，适用于固体、液体和气体样品。
X射线荧光光谱分析法基于X射线与物质相互作用的原理。
当样品受到X射线辐照后，其内部的原子会吸收部分X射线能量，随后再以荧光的形式发射出来。
这些发出的荧光光谱可以通过光谱仪进行检测和分析。
不同元素的荧光光谱特征不同，因此可以根据光谱特征来确定样品中的元素成分。
在X射线荧光光谱分析法中，首先需要制备样品，将其制备成均匀的固体、液体或气体形态。
为了提高分析的精确度，还可以选择加入一定的荧光剂，以增加荧光光谱的信号强度。
接下来，样品将被放置于X射线辐照源下，如X射线管，发射出的X 射线将通过样品，并激发样品中的原子产生荧光。
这些荧光将被荧光仪器所记录下来，并转换成一个荧光光谱。
荧光光谱中的特征峰可以通过对样品中各元素的荧光峰进行定性和定量分析。
对于定性分析，可以通过比对荧光峰的位置和强度与已知标准峰进行比较来确定样品中的元素成分。
对于定量分析，可以通过测量荧光峰的强度，并使用已知浓度的标准样品制备的校准曲线进行计算。
X射线荧光光谱分析法具有许多优点。
首先，它是一种非破坏性的分析方法，不需要对样品进行破坏性的处理，可以重复使用。
其次，它具有高分析速度和较高的灵敏度，可以在较短的时间内分析大量的样品，并且可以检测到低至ppm级别的元素含量。
此外，X射线荧光光谱分析法还具有广泛的适用性，可以用于各种类型的样品，包括金属、岩石、矿石、玻璃、陶瓷、塑料等。
尽管X射线荧光光谱分析法具有上述的优点，但也存在一些局限性。
首先，X射线荧光光谱分析法对于一些轻元素，如氢、碳、氮等，不敏感。
其次，由于X射线荧光光谱分析法使用的是非单一元素的基线和互作用效应，因而分析结果可能受到谱线重叠和基线的干扰。
X射线荧光分析的基本原理
X射线荧光分析的基本原理X射线荧光分析（X-ray fluorescence analysis）是一种非破坏性的元素分析技术，通过测量物质在X射线或γ射线激发下发射的特定波长的荧光辐射来确定样品中的各种元素的含量和成分。
X射线荧光分析基于X射线的两个基本原理：X射线激发和荧光发射。
首先，当物质受到高能X射线或γ射线的激发时，其原子吸收X射线的能量，电子从内层壳跃迁到外层壳。
这个过程中，电子吸收的能量等于电子离开的能量差。
能量差与特定的化学元素有关，所以每个化学元素都会有其特定的能级结构。
其次，受激的原子在极短的时间内重新排列，电子从外层壳跃迁回内层壳。
这个过程中，发出的辐射能量等于电子在跃迁中吸收的能量差。
这种发射辐射称为荧光辐射。
激发源通常是一根X射线管，其产生X射线的能量和特定波长根据分析的需要进行设置。
X射线穿过样品时，样品中的原子吸收部分X射线的能量，电子跃迁并发射出特定波长的荧光辐射。
荧光射线检测器负责检测和计数荧光辐射的强度，并将其转换为电信号传输给数据处理系统。
数据处理系统主要负责处理荧光辐射的信号，并利用荧光峰进行能量划分和峰面积计算，得到各元素的含量。
然而，X射线荧光分析也存在一些限制。
首先，分析结果受样品的形态、存放条件、基质效应等因素的影响。
其次，由于荧光信号强度很低，所以需要对比较浓缩的样品进行稀释处理，以避免过度荧光衰减。
此外，X射线荧光分析的仪器设备较昂贵，需要专业的操作和维护。
总体而言，X射线荧光分析是一种重要的元素分析技术，被广泛应用于金属、土壤、矿石、陶瓷、建材、环境保护等领域，并在材料科学、地质学、生物学等研究领域中发挥着重要的作用。
X射线荧光分析原理及其应用
X射线荧光分析原理及其应用X射线荧光分析（X-ray fluorescence analysis）是一种利用X射线激发样品，测量样品所发出的特征X射线能谱来确定样品成分的方法。
它是一种无损的、快速的分析技术，可以同时分析多种元素的定性和定量分析。
X射线荧光分析技术已广泛应用于材料科学、环境科学、地质学、化学、生物学等领域。
X射线荧光分析的原理是基于样品受到X射线激发后，内部的原子会吸收部分能量并转换成特定能量的X射线，这些X射线称为荧光X射线。
根据样品元素的不同，产生的荧光X射线的能量也不同。
通过测量样品放射出的荧光X射线能谱，可以确定样品中各种元素的存在和含量。
X射线荧光分析的仪器主要包括X射线源、样品台、能谱仪以及数据处理系统。
X射线源通常选择X射线管，常用的X射线源有Molibdenum （Mo）和Copper（Cu）等。
样品放置在样品台上，当X射线照射到样品上时，样品中原子内的电子会被激发到高能级，并与其他原子碰撞后退回稳定能级，产生荧光辐射。
能谱仪用来测量样品发射的荧光X射线的能量和强度，并将其转换为能谱图。
数据处理系统则用来处理并分析得到的能谱数据，确定样品中各元素的含量。
X射线荧光分析的应用广泛。
在材料科学中，它常用于分析金属材料中的成分，如钢铁、合金等。
在环境污染领域，可以用X射线荧光分析技术来检测土壤、水体以及空气中的重金属污染物。
地质学中，X射线荧光分析可以用来分析岩石中的矿物和元素含量，推断岩石的成因和演化过程。
在化学和生物学研究中，可以通过X射线荧光分析来确定样品中各元素的含量，从而了解化学反应和生物过程中元素的变化。
总之，X射线荧光分析技术具有无损、快速、准确等特点，已成为一种重要的元素分析方法。
它在材料科学、环境科学、地质学、化学和生物学等领域有着广泛的应用，为科学研究和工业实践提供了强大的支持。
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第三节 X射线荧光分析
• 1.1 X射线荧光方法的物理基础 • 1.2 X射线荧光方法和技术 • 1.3 X射线荧光的室内分析
3Hale Waihona Puke 1.1 X射线荧光方法的物理基础
• 一、X射线的本质与特点 • 二、X射线荧光的产生与莫塞莱定律 • 三、俄歇效应与荧光产额
4
1.1 X射线荧光方法的物理基础
一、X射线的本质与特点
19
荧光产额的计算比较复杂，这里介绍一个半经 验公式:
(
ω
1
)4
=A+BZ+CZ3
1-ω
式中:Z为原子序数。
A、B、C:为系数;
K层荧光产额(ωk)、L层荧光产额(ωL)和M层 荧光产额(ωM)具有相同形式的半经验公式，但其系 数不同。
20
不同壳层系数值
21
用X荧光方法适于分析 中等以上的原子序数元素。
光电吸收，非相干散射， 气体电离和产生闪光等现象， 以一定的能量和动量为特征；
能量色散X荧光分析
E=h , =c /
微粒性
能量、电离、光电吸 收、非相干散射
能量单位：eV
10
波动性 光速、反射、折射、偏 振、相干散射
波长单位：10－10m
E=h , =c /
微粒性 能量、电离、光电吸收 、非相干散射
8
显示X射线的波动性有:
光速，反射，折射，偏振 和相干散射等，以一定的波长 和频率为特征。
实验证实：
波动性
a、1906年 巴克拉 偏振现象 b、1912年 劳厄 晶格衍射实验
光速、反射、折射 、偏振、相干散射
c、1913年 莫塞莱和布拉格 进一步证实
波长色散X荧光分析
波长单位：10－10m
9
显示X射线的微粒性有:
量大于原子某外层电子的结合能时，则有可能将能 量传递给原子本身的外层电子，使之成为自由电 子，而不再发射特征X射线。这一物理过程称为俄歇 效应，相应的电子称为俄歇电子，俄歇电子的动能 为特征X射线的能量与该外层电子结合能之差。
18
2、荧光产额
发射特征X射线的几率称为荧光产额，用ω表示。
荧光产额可分为K层，L层，M层，…等不同的荧光
能量单位：eV
12400
Ex (A) (eV)
同一切微观粒子一样，X射线也具有波动和微粒的 双重性;显然，无论是测量能量还是波长，都可以实现 对相应元素的分析，其效果是一样的。
11
二、X射线荧光的产生与莫塞莱定律
1)特征X射线的产生过程：
其一，高能粒子与原子发生碰撞并从中驱逐一个 内层电子，出现一个电子空位,此时原子处于受激态
L
△j = 0,±1
K
3d5/2 3d3/2 2P3/2 2P1/2 2S1/2
L线系
2P3/2 2P1/2 2S1/2
Kα1和Kα2
1S1/2
K线系 Kβ1、Kβ2、Kβ3
特征X射线能级图解
13
3）X荧光谱线的概念壳与层 谱系命名
原子能级及K、L系X荧光谱线产生示意图 14
K系谱线包括Ka1、Ka2、Kβ1、Kβ2、Kβ3等。并且它 们之间的X射线照射量率相差很大。
23
1.2 X射线荧光方法和技术
进行X射线荧光方法测量时，要有相应的 仪器，它一般由激发源、滤片、探测器和测 量系统（后端电子学仪器）组成。
24
一、激发源 1、放射性同位素源
。 其二，经过10-12～10-14s，外层电子向内跃迁，填 补内层电子空位，同时放出X射线。
第一个过程是吸收入射粒子能量，因而入射离子 的能量必须略高于内层电子的结合能；
第二个过程是放出能量，其特征X射线能量等于两 个能级的能量差。
12
2）特征X射线谱的结构
M
跃迁选择定则:
△n≠0 △l =±1
第三章 核分析技术与方法
第三节 X射线荧光分析技 术(XRF)
1
X射线荧光分析 （X-ray fluorescence analysis technique）:
利用外界辐射激发待分析样品中的原子， 使原子发出特征X射线（荧光），通过测定这 些特征X射线的能量和强度，可以确定样品中 微量元素的种类和含量，这就是X射线荧光分 析，也叫做源激发X荧光分析。
式中，a和b均为常数。这就是莫塞莱定律。
EX=Rhc(Z-an)2(n112-n122) (2)
式中，R为里德伯常数；h为普朗克常数；c为光速。
an—正数，与内壳层电子数目有关 n1,n2---壳层电子跃迁前后所处壳层的主量子数
17
三、俄歇效应与荧光产额
1、俄歇效应 X射线荧光产生过程中，若产生特征X射线的能
1、伦琴发现X射线
5
2、本质和特点
X射线（次级X射线荧光）是在原子核周 围，由电子或其它粒子轰击内层轨道电子 ，并使之脱离原子而形成电子空位，在邻 近壳层电子补充空位时，其剩余能量释放 后产生的高频电磁波，具有波动性；波长 为：0.13～0.48Å
6
7
日常生活中的射频图谱
E=h , =c /
产额。K层荧光产额(ωk)定义为单位时间内K层发射 特征X射线光子，除以K层在同一时间形成的电子空
位数。
ω K=
(nK)i =nK a1+nK a2+nK β1+...
N K
N K
式中：NK为K层单位时间内形成的电子空位数; (nK)为单位时间内i射线谱发射的光子数。
L层、M层的荧光产额ωL和ωM的确定方法也类似。
各线系相比，应尽量利 用K系谱线，这对X荧光 的产生和测量均有利。
对于轻元素，荧光产额 低，给测量带来很大困 难，这也是一般条件下分 析低原子序数元素时，精 度不高的根本原因。
22
1.2 X射线荧光方法和技术
• 一、激发源 • 二、X射线探测器 • 三、平衡滤片对 • 四、Ｘ射线荧光照射量率的基本公式 • 五、基体效应概述
b、激发效率（ξ），表征入射粒子的激发特性
定义：一个入射粒子与单位面积上一个靶原子作用 时，在某壳层上产生X荧光的几率。
16
4）莫塞莱定律
1913年，莫塞莱（H.G.J.Moseley)发现，每个谱
系的X射线能量的平方根与原子序数Z之间存在着以
下简单的线性关系： 1 ν 2 = a(Z - b)
（1）
大致比例为： I(Ka1):I(Ka2):I(Kβ1):I(Kβ2)=100:50:25:5
各谱系之间X射线强度也相差很大，近似为： K:L:M=100:10:1
这表明，每一元素的X射线谱的结构很复杂，其中， Ka线相对强度是最大的．
15
两个概念：
a、能驱逐一个内层电子所需的入射粒子的最低能量称 之为吸收限。