X荧光分析原理
x射线荧光光谱
x射线荧光光谱引言x射线荧光光谱（X-ray Fluorescence Spectroscopy, XRF）是一种常用的非破坏性分析技术，广泛应用于材料科学、地质学、环境科学、金属检测等领域。
它基于材料在受到x射线激发后产生的荧光辐射，通过测量荧光光子的能谱信息，可以确定材料中的元素种类和含量。
本文将介绍x射线荧光光谱的基本原理、仪器设备以及应用案例。
一、基本原理x射线荧光光谱的基本原理是基于光电效应和荧光效应。
当材料受到x射线束辐射时，束中的x射线光子与材料的原子相互作用，发生光电效应，即x射线光子被原子内的电子吸收，并激发出内层电子，从而使原子处于激发态或离激态。
随后，这些激发态或离激态的原子通过辐射跃迁返回基态，释放出能量较低的荧光光子，产生荧光辐射。
不同化学元素的原子所产生的荧光光子具有不同的能量，因此可以通过测量荧光光子的能谱信息来确定样品中的元素种类和含量。
二、仪器设备x射线荧光光谱需要使用专门的仪器设备来实现荧光光谱的测量。
常见的x射线荧光光谱测量装置包括x射线源、样品支架、能谱仪、数据分析系统等。
1. x射线源x射线源是产生x射线束的设备。
常见的x射线源包括x射线管和同步辐射光源。
x射线管通常采用钨靶或铜靶，通过高压电流的激发产生x射线束，具有较低的能量，并适用于常见元素的测量。
而同步辐射光源通过加速电子在环形加速器中高速运动产生的x射线，具有较高的能量，适用于测量高原子序数的元素。
2. 样品支架样品支架是用于固定和放置待测样品的装置。
样品支架可以有多种形式，如样品盒、样品台、样品架等，不同形式的样品支架可用于不同类型和尺寸的样品。
3. 能谱仪能谱仪是用于测量荧光光子能谱信息的装置。
通常采用的能谱仪包括固态能谱仪和闪烁能谱仪。
固态能谱仪采用固态探测器，如硅探测器或硒探测器，可提供高能量分辨率和较高的计数速率。
而闪烁能谱仪则采用闪烁晶体，如钠碘化物晶体或锗探测器，可提供较高的灵敏度和较低的本底计数。
x射线荧光分析原理
x射线荧光分析原理X射线荧光分析是一种先进的、准确的、高效的分析方法，它可以用来测定深奥但重要的物质，如金属元素、离子、元素和放射性物质。
X射线荧光分析的基本原理是：当高能X射线照射在一种特殊的物质，如金属，其能量会被物质吸收，在金属的内部耗能的过程中，金属元素原子会发射出一种称为荧光线的光，然后将这种荧光线检测出来，就可以得出物质中存在的金属元素成分。
X射线荧光分析总共可以分为两个步骤：一是X射线照射，二是荧光信号检测。
在X射线照射的过程中，X射线是由X射线源发出的，如X射线灯、X射线压缩机或X射线管。
然后X射线源的X射线由物质吸收，物质内部的原子经过耗能的过程发出一种称为荧光线的光，从而激发了物质的荧光。
接下来就是荧光信号检测，荧光信号检测也就是检测这些激发出来的荧光线，该过程中，首先将X射线荧光检测器与X射线源连接，然后通过X射线荧光检测器将检测到的荧光信号转换为电信号，从而得到物质中的金属元素成分。
X射线荧光分析是一种功能强大的分析技术，用于各种材料的分析测量，它可以快速、精确鉴定物质成分，并有效地鉴定出深层次、微小结构和微量物质。
X射线荧光分析可以检测物质中的金属元素，离子，元素和放射性物质，它也可以用于医疗成像和药物反应测试等。
此外，X射线荧光分析还可用于破坏检测，以便鉴别和识别出各种物质的原始成分特性，其优势在于能够快速、精确的测定出物质的组成成分，在医学方面，用于分析物质的成分是十分必要的，从而为临床诊断提供帮助。
总之，X射线荧光分析是一种功能强大的分析技术，它不但可以高效、准确的测定深奥而重要的物质成分，还可以用于破坏检测，鉴别和识别出各种物质的原始成分特性，在医疗方面也能够提供强大的帮助。
X射线荧光分析技术的应用已经广泛，随着科学技术的发展，X射线荧光分析技术将更加得到认可，提供更多的应用前景。
x荧光光谱仪的检测原理
x荧光光谱仪的检测原理x荧光光谱仪的检测原理引言：在现代科技领域，荧光光谱技术的应用越来越广泛。
x荧光光谱仪作为一种常见的荧光光谱分析仪器，其检测原理是如何实现的呢？一、激发光源的选择：x荧光光谱仪的检测原理首先涉及到激发光源的选择。
常见的激发光源包括氙灯、汞灯和钨灯等。
其中，氙灯具有较高的光强和较宽的光谱范围，可以适用于多种荧光分析实验。
二、样品的激发与发射：在荧光光谱分析中，样品受到激发光源的照射后，产生荧光发射。
激发光与荧光发射光的波长有明显的差异，这是实现检测的基础。
通过选择适当的激发光源和检测波长，可以最大程度上提高检测的准确性。
三、荧光信号的收集：荧光信号的收集是x荧光光谱仪的重要环节。
一种常见的收集方式是利用反射镜和聚光镜对发射光进行收集。
反射镜将发射光反射到检测器上，聚光镜则可以提高收集率。
四、荧光光谱的分析与解读：x荧光光谱仪的检测原理不仅仅是收集荧光信号，还包括对光谱信号的分析和解读。
光谱信号可以通过计算机进行数字化处理，利用光强变化的特点，对样品中的化学成分进行分析和定量。
五、应用领域与前景展望：x荧光光谱仪的检测原理在许多领域都有广泛的应用。
它可以应用于生物医学、环境监测、食品安全等多个领域。
随着科技的不断发展，x荧光光谱仪的性能和精确度得到了提升，其应用前景也变得更加广阔。
结论：x荧光光谱仪的检测原理是一种基于荧光信号收集和解析的技术。
通过选择适当的激发光源和检测波长，荧光光谱仪能够对样品中的化学成分进行快速、精确的检测。
随着科技的不断进步，x荧光光谱仪的应用前景将更加广阔，为各个领域的科学研究和实践提供强大的支持。
X射线荧光光谱分析原理
一 X射线荧光光谱分析原理利用初级X射线光子或其他微观离子激发待测物质中的原子，使之产生荧光(次级X射线)而进行物质成分分析和化学态研究的方法。
按激发、色散和探测方法的不同，分为X射线光谱法(波长色散)和X 射线能谱法(能量色散)。
当原子受到X射线光子(原级X射线)或其他微观粒子的激发使原子内层电子电离而出现空位，原子内层电子重新配位，较外层的电子跃迁到内层电子空位，并同时放射出次级X射线光子，此即X射线荧光。
较外层电子跃迁到内层电子空位所释放的能量等于两电子能级的能量差，因此，X射线荧光的波长对不同元素是特征的。
根据色散方式不同，X射线荧光分析仪相应分为X射线荧光光谱仪(波长色散)和X射线荧光能谱仪(能量色散)。
X射线荧光光谱仪主要由激发、色散、探测、记录及数据处理等单元组成。
激发单元的作用是产生初级X射线。
它由高压发生器和X 光管组成。
后者功率较大，用水和油同时冷却。
色散单元的作用是分出想要波长的X射线。
它由样品室、狭缝、测角仪、分析晶体等部分组成。
通过测角器以1∶2速度转动分析晶体和探测器，可在不同的布拉格角位置上测得不同波长的X射线而作元素的定性分析。
探测器的作用是将X射线光子能量转化为电能，常用的有盖格计数管、正比计数管、闪烁计数管、半导体探测器等。
记录单元由放大器、脉冲幅度分析器、显示部分组成。
通过定标器的脉冲分析信号可以直接输入计算机，进行联机处理而得到被测元素的含量。
X射线荧光能谱仪没有复杂的分光系统，结构简单。
X射线激发源可用X射线发生器，也可用放射性同位素。
能量色散用脉冲幅度分析器。
探测器和记录等与X射线荧光光谱仪相同。
X射线荧光光谱仪和X射线荧光能谱仪各有优缺点。
前者分辨率高，对轻、重元素测定的适应性广。
对高低含量的元素测定灵敏度均能满足要求。
后者的X射线探测的几何效率可提高2～3数量级，灵敏度高。
可以对能量范围很宽的X射线同时进行能量分辨(定性分析)和定量测定。
对于能量小于2万电子伏特左右的能谱的分辨率差。
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
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。
X射线荧光光谱分析的基本原理
X射线荧光光谱分析的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,驱逐一个内层电子而出现一个空穴,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收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收,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。
图10.1给出了X射线荧光和俄歇电子产生过程示意图。
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(见图10.2)。
如果入射的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) 发现,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。
此外,荧光X射线的强度与相应元素的含量有一定的关系,据此,可以进行元素定量分析。
当一束光或电磁波照射到物质上时,光子就与物质的分子、原子或离子等微粒相互作用而交换能量。
在通常的状态下,物质中这些微粒处于基态,吸收一定频率的辐射后,由基态跃迁到激发态,这个过程称为辐射的吸收。
x射线荧光光谱仪的原理
x射线荧光光谱仪的原理
X射线荧光光谱仪是一种利用X射线荧光原理测定元素含量的仪器。
X射线荧光光谱仪的原理是：当高能X射线照射到物体表面时，可以将X射线能量转换成其他波长的能量，这种能量转换的过程就是X射线荧光的原理。
X射线荧光光谱仪是通过利用X射线荧光原理来测定不同元素的原子核化学成分的仪器。
X射线荧光光谱仪的工作原理如下：在X射线荧光光谱仪中，利用一个高能X射线源（例如氘氟射线灯）将物体表面的X射线照射出来，当X射线照射到物体表面时，与物体表面相互作用，表面上的原子核会产生X射线荧光，也就是说，原子核会将X射线的能量转换成一定波长的能量，这种能量转换的过程就是X射线荧光的原理。
X射线荧光光谱仪通过检测X射线荧光中的不同波长的荧光，可以得到不同元素的原子核化学成分，从而判断出物体中各元素的含量。
X射线荧光光谱仪的检测能力范围广，检测灵敏度高，可以检测出超低浓度的元素，是一种有效的元素分析仪器。
X射线荧光光谱仪通过X射线荧光技术，可以检测出物体中不同元素的原子核化学成分，从而判断出物体中各元素的含量，从而实现对物体的元素分析功能。
X射线荧光
光谱仪的检测范围很广，可以检测出超低浓度的元素，而且检测结果准确可靠，对物体中各种元素的检测都具有较高的精度。
X射线荧光光谱仪是一种先进的元素分析手段，其工作原理是利用X射线能量转换成另一种波长的能量，即X 射线荧光的原理，通过检测X射线荧光中的不同波长的荧光，可以得到不同元素的原子核化学成分，从而判断出物体中各元素的含量。
X射线荧光光谱仪的检测能力范围广、检测灵敏度高，可以检测出超低浓度的元素，是一种有效的元素分析仪器。
X射线荧光分析原理及其应用
一、X射线荧光 二、X射线荧光分析 三、X射线荧光与其它方法比较 四、X荧光分析仪的分类 五、X荧光仪器的原理 六、X荧光样品的制备
七、 X荧光基体及效正方法 八、X荧光分析测量基本概念
X 射 线
人们通常把X射线照射在 物质上而产生的次级X射线叫 X射线荧光（X—Ray
荧
Fluorescence），而把用来
光
分
当获得背景强度标准偏差三倍以上的峰值 强度时的元素含量，就称为检出限（或叫
析 最低检出限）。
测 这时候，测到的含量的置信度（可信
量 基
的程度）是99.87％
测定检出限时，一般要用含量比较低 的样品来测量。
本 检出限因所用试样（基体）的不同而 概 不同
念
X
荧 灵敏度:
光
分 灵敏度和检出限有联系，一般来讲，检出
的
样品变化（如氧化、吸潮）
制 液体样品:因沉淀结晶引起的浓度变化
备
产生气泡等
X 基体效应的概念 : 荧 吸收和增强效应: 光 它包括：1〕原级X射线进入样品时所受 基 到的吸收效应；2〕荧光谱线出射时受样
体 品的吸收或分析元素受样品中其它元素的
及 效
激发效应；3〕第三级的激发效应。以上 各吸收和增强效应，都随着样品基体化学 组成的差异而发生变化
品
水泥、石灰石等等。
的
粉末样品一般的制样手续如下： 粒度要求，如要得到较好的测量结果，最好是200目以
制 上。
备
一般情况下，直接把粉末样品放在样品杯中便可进行 测量。大约7克样品便够了，盖住样品杯底约1cm厚。
X
荧 样品中导致测量误差的主要因素:
光
固体样品:样品内部偏析
X射线荧光光谱分析基本原理
X射线荧光光谱分析基本原理X射线荧光光谱分析的基本原理是利用材料在受到高能X射线照射后会发射出特定能量的荧光X射线的特性。
当样品受到高能X射线的照射后，X射线与样品中的原子发生作用，激发其内层电子跃迁到高能级。
随后，被激发的电子会在极短的时间内回到基态，释放出荧光X射线。
荧光X射线的能量特征与被激发电子原先所处的能级差有关，因此不同的元素会产生特定的荧光X射线能量。
X射线荧光光谱分析仪通常包括一个X射线源和一个能量分辨的固态探测器。
X射线源产生高能X射线，其中一部分照射到待测样品上。
样品吸收部分入射X射线，并发射出对应的荧光X射线。
这些荧光X射线通过X射线波长选择装置进入探测器。
探测器中的固态探测器一般采用晶体材料，如硅或锗。
当荧光X射线入射到探测器上时，它们会激发探测器内的电子。
被激发的电子跃迁到高能级，产生能电离状态。
这些能电离态会衰变为基态，同时释放出能量。
这些能量从探测器输出的电流信号中测量。
在X射线荧光光谱分析中，探测器的信号输出被称为光谱。
光谱通过能量分辨设备进行解析，以区分不同元素荧光X射线的能量。
光子能量的分辨率取决于探测器的性能和实验条件。
较好的分辨率可以提高元素的分辨能力，从而提高分析结果的准确性和灵敏度。
为了提高分析的准确性和可靠性，常常需要校正仪器。
仪器校正通常包括两个步骤：能量刻度和反漂移校正。
能量刻度通过使用标准荧光样品，如硅，来确定能量与能量峰位置之间的关系。
反漂移校正用于校正由于时间和温度变化引起的仪器漂移。
X射线荧光光谱分析广泛应用于不同领域的科学研究和工业控制中。
它可用于分析材料的元素组成、碳氢含量、表面产物分析、杜仲树环境激病生理机制分析等等。
它还可以用于分析矿石、矿渣和环境样品中的重金属含量，用于质量控制、研发和材料鉴定等。
综上所述，X射线荧光光谱分析是一种常用的非破坏性分析技术，可以用于确定样品中元素的种类和相对含量。
它的基本原理是利用材料在受到高能X射线照射后发射特定能量的荧光X射线。
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。
x射线荧光光谱仪的工作原理
x射线荧光光谱仪的工作原理X射线荧光光谱仪是一种用于分析样品中元素组成的仪器。
其工作原理基于X射线与物质发生相互作用时，样品中的元素会吸收X射线，然后再重新辐射出来，这个重新辐射的X射线谱线可以被测量和分析。
以下是X射线荧光光谱仪的基本工作原理：
1.X射线源：X射线荧光光谱仪通常配备有X射线源，常见的有X射线管。
这个X射线源会产生足够能量的X射线。
2.样品激发：产生的X射线被照射到样品上。
当高能X射线射到样品表面时，它会与样品中的原子发生相互作用。
这主要包括两种相互作用：光电效应和康普顿散射。
3.内层电子激发：X射线的能量足够高，能够将样品中的内层电子从原子内层轨道上击出，形成空位。
这个过程称为内层电子激发。
4.荧光发射：由于内层电子被击出，外层电子可能会掉到内层轨道上，填补原子内层的空位。
在这个过程中，会释放出X射线，这些X射线的能量是特定的，与被激发的元素相关。
5.能谱测量：X射线荧光光谱仪会测量荧光辐射的强度和能量。
通过测量不同能量的X射线强度，可以得到样品中不同元素的信息。
6.数据分析：测得的X射线能谱会通过计算机进行处理和分析。
每个元素产生的X射线具有独特的能量，因此可以根据能谱数据确定样品中的元素组成和含量。
X射线荧光光谱仪具有高灵敏度、非破坏性等优点，被广泛应用于材料分析、地质矿物分析、环境监测、考古学等领域。
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射线荧光分析仪是一种常用的无损分析仪器，它通过测定物质所发射的特征X射线来确定样品的化学成分和元素含量。
其原理是利用激发样品产生X射线，然后通过X射线探测器测量样品发射的特征X射线能谱，从而分析出样品的元素成分和含量。
X射线荧光分析仪的原理主要包括激发和检测两个部分。
首先是激发部分，通过X射线管产生一定能量的X射线束，照射到样品表面，使得样品内部原子电子跃迁，产生特征X射线。
然后是检测部分，样品发射的特征X射线被X射线探测器探测到，并转化为电信号，经过放大、处理、分析，最终得到样品的元素成分和含量。
X射线荧光分析仪的原理基于X射线与物质相互作用的特性。
当X射线照射到样品表面时，部分X射线被吸收，激发样品内部原子的电子跃迁，产生特征X 射线。
不同元素的原子结构不同，因此产生的特征X射线也不同，通过测量这些特征X射线的能谱，可以确定样品内部的元素成分和含量。
X射线荧光分析仪的原理具有高灵敏度、准确性和多元素分析能力。
它可以同时分析样品中的多种元素，且分析结果准确可靠。
因此，在材料分析、地质矿产、环境监测等领域得到了广泛的应用。
总的来说，X射线荧光分析仪的原理是通过激发和检测样品发射的特征X射线来确定样品的元素成分和含量。
它利用X射线与物质相互作用的特性，具有高灵敏度、准确性和多元素分析能力。
这使得它在材料分析、地质矿产、环境监测等领域有着重要的应用价值。
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X-ray tube
Sample
X光管产生的初级X射线先打在一个二次靶上，二次靶产生的荧光X射线 或散射X射线再照射在样品上，这种仪器的优点是可以实现选择性激发。
波长色散X射线光谱仪
Braggs Law : n=2dsin 布喇格方程
利用晶体的衍射特性区分不同元素发射的特征X射线。值得注意的是晶体 在空间顺序产生色散，而光栅在空间同时产生色散
Na-U之间的元素 能量色散对轻元素和重元素的分辨率不如波长色散，对
中等元素分辨率相当 波长色散通常使用大功率X光管，而能量色散则使用小功
率X光管
帕纳科能量色散X射线荧光光谱仪
Epsilon 5
Epsilon3
Minipal4Biblioteka 帕纳科波长色散X射线荧光光谱仪
典型的波长色散X射线光谱仪（顺序式）
滤纸等多种类型样品都可直接进行分析。 操作简便，自动化程度高。 。
XRF在水泥工业中应用
在水泥工业中XRF可用于下列材料的分析： 煤 石膏 铁矿石、硫酸渣 粘土 石英砂 石灰石、电石渣 生料 熟料、水泥 混合材（石灰石、矿渣、粉煤灰等）
XRF分析的原理
试样受X射线照射后，其中各元素原子的内壳层（K、L 或M壳层）电子被激发逐出原子而引起壳层电子跃迁， 并发射出该元素的特征X射线（荧光）。每一种元素都 有其特定波长（或能量）的特征X射线。通过测定试样 中特征X射线的波长（能量），便可确定试样中存在何 种元素，即为X射线荧光光谱定性分析。元素特征X射线 的强度与该元素在试样中的原子数量（即含量）成比例 。因此，通过测量试样中某元素特征X射线的强度，采 用适当的方法进行校准与校正，便可求出该元素在试样 中的百分含量，即为X射线荧光光谱定量分析。
Axios
AxiosmAX
帕纳科波长色散X射线荧光光谱仪
Axiosfast
Venus200
Cubix XRF
能量色散X射线荧光光谱仪（直接激发）
sample
channel counts
X-ray tube
energy (KeV)
detector
amplifier and multi-channel
• 能量色散型: 直接激发、二次靶激发
• 波长色散+能量色散型
XRF光谱仪类型
X射线荧光光谱仪按照射方式不同可分为两类 • 上照射式
典型的如帕纳科Cubix XRF
• 下照射式
典型的如帕纳科AxiosmAX
波长色散与能量色散的区别
波长色散使用晶体分光，而能量色散则不使用 波长色散测量峰高，而能量色散测量的是峰面积 波长色散可测量的元素范围从Be-U,而能量色散只能测量
analyser
X光管产生的初级X射线直接照射在样品上，这种仪器的特点是光程
短，体积小，激发效率高。
能量色散X射线荧光光谱仪（二次靶激发）
Detector
amplifier and multi-channel
analyser
Secondary target
channel counts
energy (KeV)
波长色散X射线荧光仪结构及测量过程
波长色散X 射线荧光仪结构及测量过程
• 激 发 源 : 通常利用X射线管做激发源，产生初级X射线 • 样 品 : 被X 射线管产生的初级X射线辐照（激发），发射特征
X射线 • 色散系统 : 利用晶体的衍射原理，将样品组成元素发射的不同
波长的荧光 X 射线色散成波长单一的荧光X射线； • 探测系统 : 单色化的荧光X射线经探测器光电转换,由光信号转
XRF光谱仪类型
X射线荧光光谱仪按色散方式不同可分为两类： • 能量色散X射线荧光光谱仪：
利用半导体探测器和能量多道分析器对光谱直接进行分辨的仪器。
• 波长色散X射线荧光光谱仪：
利用晶体作为色散元件，对光谱进行分辨的仪器。
XRF光谱仪的类型
• 波长色散型
扫描型 固定道型 组合型（扫描型+固定道）
• 端窗X射线管 • 阳极靶加正高压，阴极灯丝接地(接地电阻<0.5Ω) • 阳极靶用去离子水冷却，灯丝用外循环水冷却 • 99%以上的能量都转化为热能，只有不到1%的能量转化
为辐射能
激发源
• 安全回路 - 阳极水温，阳极水流量，水位，水电导，阴极水
流量 - Axios顶部的X RAY ON指示灯（13W日光灯管） - 控制面板上的X RAY ON指示灯 - X射线管上的高压电缆安全插头 - 测量腔安全压力传感器（30 to 40 hPa） - 高压钥匙开关触点
激发源
• X射线管 - 激发源—激发样品原子，产生荧光X射线 - 波长色散X射线光谱仪需要有效的大激发功率，以很好的
进行测定；X射线管的稳定性和可靠性是非常重要的。 - 在灯丝(阴极)和靶阳极之间施加几千伏的电压，作为对电
子的加速电压。此电压常以千伏度量。阳极通常是铜， 而靶表面敷以高纯度的诸如Rh、Ag、Cr、Mo、W之类元 素的镀层。
X荧光培训
X射线荧光光谱（XRF）分析原理
荷兰帕纳科公司 杨成选
XRF分析的原因
分析速度快，分析时间从几十秒到几分钟内变化，取决于仪器类型和 通道个数。
分析元素范围广，可分析Be4 〜 U92 之间的80多种元素。 测定元素的含量范围宽，从ppm-100%都可直接进行分析 精密度高，重现性好。短期精度可达0.01%量级，长期精度 <0.05%。 可分析的样品类型多。对固体、液体、松散粉末、压片、玻璃熔融片、
变成电压脉冲信号； • 计数系统 : 用计算机能量多道分析器对脉冲信号进行计数； • 数据处理系统: 将X射线的强度转换为元素的浓度。
Axios cement内部结构图
Axios cement内部结构图
激发源
• 产生初级X射线，激发样品原子 • X射线发射器 - 为X射线管提供高压 - 固态发生器，不需要水冷 - 最大输出功率2.4kW - 输出电压：20kV-60kV，步长1kV - 输出电流：10mA-100mA, 步长1mA - 打盹设置(Doze): 50kV/40mA - 休眠设置(Sleep): 50kV/20mA
- 用于波长色散X射线光谱测定的X射线管通常工作在1-4kW。 此功率的大部分转化为热能，因此水冷却是必须的。
激发源
• X光管由阳极靶（Rh）、阴极灯丝、Be窗口（75um)、 真空腔室、陶瓷绝缘体、阳极靶HT电源接头、阴极灯 丝电源接头、阳极冷却水管、阴极冷却水管和光管日 志电路等组成。
激发源