XRF光谱仪原理及维护(完整版)

1.能量色散光谱仪(EDAXS)
样品
半导体探测器
X光管或放射性同位素
多道分析器 MCA
冷却器
X光管－样品－探测器－定标器－微机
二维光学（光管直接激发）EDXRF
sample
channel counts
X-ray tube
detector
energy (KeV)
amplifier and multi-channel
analyser
Minipal4
X光管初级辐射直接激发样品，由样品发射的荧光直接进入探测器进行光电转换 和能量分辨，信号输入多道分析器进行定性和定量分析。这种方式的仪器适用于 快速定性分析和常规样品定量分析。其优点是定性分析速度快，缺点是对轻元素 和重元素，分析效果差。
三维光学 （二次靶片振光激发）
三. X射线荧光仪部件功能
仪器组件的基本功能
X光管 样品 光学系统 探测器 定标器 计算机 软件
激发源 荧光发射源 光谱单色化 光电转换 计数电路 操作控制
定性定量分析
1. 激发源－ X光管
阴极灯丝
Rh 阳极
X射线
Be窗口 1. 阴极发射的电子在电场作用下飞向阳极,与阳极靶原子相遇突然停止运
动，转移能量,发射X射线光子； 2. 高速电子的能量99%以热能释放，仅有1 ％ 的能量转变成X射线光子。 3. 由阳极、阴极、Be窗 口、真空室、陶瓷绝缘、HT插座、灯丝联结、冷
两个重要定律
布拉格衍射（ Bragg） 定律 : nλ= 2d Sinθ 以Fe为例，当n = 1时 对于LiF 200 晶体： 2d = 0.4028 nm
Fe Kα λ= 0.19373 nm θ= 28.75° 2θ = 57.50°
• 莫塞莱（Moseley）定律：

1
1/ 2


K(Z
S)

• 其中 为波长，K、S是常数，Z是原子序数
XRF定量分析
根据元素的特征X射线光谱线的强度与元素在样品中含量 间的函数关系，确定样品中各元素的浓度，称为定量分析。
XRF定量分析的基本步骤
1. 建立分析程序 2. 建立漂移校正程序 3. 建立标样浓度文件 4. 测量标样的光谱强度 5. 建立校准曲线 6. 测量未知样品
探测器
Detector
放a大m器pli及fie多r 道an分d 析器 multi-channel
analyser
二次靶
Secondary target
channel counts
energy (KeV)
X-rayX光tu管be
S样am品ple
EPSON5
X光管初级辐射激发二次靶(如Ti ka，多个) ，用偏振的靶线激发样品，产生样 品荧光，经探测器光电转换并分光，输入多道分析器，进行定性和定量分析。 通过偏振，降低背景，提高灵敏度。这种方式适用于测定痕量重金属元素。
• 波长型：主要由光源、准直器、分光晶体、 检测器、记录系统组成，有多道和单道式， 分析准确度较高，价格较贵。
二. X射线荧光仪分析原理
XRF光谱分析原理
XRF分析分包括定性分析与定量分析 。
1. 根据选用的分析晶体和实测的2θ，用Bragg公式算出
波长，根据Moseley定律确定元素，并从峰的能量中 确定大致含量，进行定性分析； 2. 根据已知元素某特定波长或能量的光谱线强度强度确 定该元素在样品中的浓度，进行定量分析。
建立分析测量程序（续）
5. 汇编测量通道道(Channel)： 内容包括通道名、谱线、晶体、准直器、探测器、滤光片、 kV/mA、峰位及背景测量时间，脉冲高度分布条件(PHD)
6. 检查分析线光学条件(Check Angle)： 确定峰位实际角度及背景点；计算测量时间、检查谱重叠
7. 检查电学条件(Check PHD)： 确定脉冲高度分布的设定条件
8. 自动生成分析测量程序
分析线的选择
选择分析线时，通常选择高强度、最灵敏线。一般 K系线强度 > L系线强度 。在无干扰的情况下 尽量选择K系线。 一般： 原子序数 Z = 4Be ～ 53I ， 选用K系谱线 原子序数 Z = 55Cs ～ 92U， 选用L系谱线 原子序数 Z = 37Rb ～ 60Nd，选用K或L系谱线
通常有直径27mm或 30mm或 37mm ……可选 3. 汇编需要分析的元素或化合物（用系统化合物表和周期表） 4. 选择试样类型：
块样 …………金属，合金 ……等固体 粉末压片…….输入样品量，粘接剂种类及加入量 熔融片……….输入样品量，熔剂种类及加入量 溶液………….输入样品量，溶剂种类及溶剂加入量
XRF光谱仪原理及维护
一.X射线荧光仪概论
➢.炼钢炉前分析的发展
手动湿法分析 手动仪器分析 自动快速分析Βιβλιοθήκη Baidu
➢.快速分析的几种模式
进样 制样（铣床）
试样归类存储
火花光谱
X荧光
机械手
➢X射线荧光仪分类
XRF光谱仪通常分成两大类： 1. 能量色散光谱仪(EDXRF) 2. 波长色散光谱仪(WDXRF)
2.波长色散X射线光谱仪
样品 X光管
初级准直器
探测器
分光晶体
放大器 PHS 及计数电 路
波长色散荧光光谱仪由激发源、样品室、前级准直器、分光晶体、后 准直器、探测器、放大器、多道脉冲分析器、定标器及计算机组成。
波长色散光谱仪
AXioS光谱仪
小结EDXRF和 WDXRF优缺点：
• 能量型：优点，无分光系统，小巧，检测 灵敏度提高2—3数量级，可一次同时测定 样品中几乎所有元素；缺点，分析背景大， 准确度不够，尤其对轻元素还不能使相邻 元素的Ka谱线完全分开。
XRF定量分析程序的汇编步骤
点击新应用项 输入新程序名 输入通道组名 汇编样品识别 检查状态参数
汇汇编分分析析应应用用程程序序 样品形态说明 汇编化合物表 汇编分析通道 2角光学扫描 确定背景位置
搜索光谱干扰 计算测量时间
PHD扫描 确定脉冲条件
建立定量分析程序
1. 选择测量介质：真空或He气 2. 选择通道光栏：确定试样的照射面积大小
却水管、管壳组成。
X光管原理图
电流 灯丝
电子
Be窗口
阳极 X射线光子
Axios仪器的荧光激发源 X射线管
最佳激发电压的选择
1. 最佳激发电压应高于元素临界激发电位的 4 ～ 10 倍； 2. 激发轻元素时，选择低电压,高电流; 3. 激发重元素时,选择高电压,低电流;