XRF光谱仪基本原理及结构资料

所以存在一定的光谱干扰
WDXRF可以很好的降低 样品分析时的背景值
EDXRF通过使用滤光片 或二次靶来降低样品的背 景值
1.4 XRF仪器品牌： SeiKo (日本精工)：台式 Horiba（日本掘场）：台式 Skyray（中国天瑞）：台式 Niton （美国尼通）：手持式 Innov（美国伊洛维）：手持式 Shimadzu（日本岛津）：台式 1.5 XRF测试的优势：
1.透过物质按原来方向传播---X射线透射：
拍摄医学透视照片，机场安全管理或工业上作为 材料内部品质鉴定。
2.被散射---X射线衍射： 利用散乱X射线得到物质的结晶信息(构造）
3.被吸收从而产生荧光X射线---X射线荧光： 元素组成和镀层厚度等信息
2.2 X射线荧光的产生： 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
表 各种靶材适合的分析元素范围
靶材
分析元素范围（根据元素周期表排序）
W
＜32-Ge
＜77-Ir
Mo
32-Ge~41-Nb
76-Os~92-U
Pt
同W靶
Au
72-Hf~77-Zr
Cr
RhAg
＜23-V或22-Ti ＜58-Ge ＜17-Cl或16-S
W~Cr
W＞22-TI或23-V Cr轻元素
使用谱线（根据原 子核结构层）
能量色散型：依靠样品X射线荧光能量来检测
3.1.0 XRF光谱仪的构造—激发源 X射线管（激发源）的结构
冷却水出
X射线
冷却水进
阳极
钨丝加 热电源
X射线来源： 连续谱 靶元素特征辐射
X射线管结构示意图
高压
3.1.1 X射线管（光源）的靶材
1.单一的靶材：
分析重元素：钨靶
分析轻元素：铬靶
靶材的原子序数越大，X光管压越高，连续谱强度越大。
多种样品的定性分 析
应用领域
商业用途，科研， 学术需要
检测限低，灵敏度 高
需要强的激发源 质子激发
表面分百度文库：硅晶片 生产控制
痕量分析：环境， 生物和工业分析
催化剂，元素和分 子化学及材料科学
科研领域
1.3 WDXRF与EDXRF对比：
解析度 光谱干扰 背景值
WDXRF
EDXRF
取决于仪器中的分光晶体 和光学设计，与EDXRF 相比，WDXRF解析度非
碰撞 跃迁 （高）
空穴 跃迁 （低）
不同元素具有自己的特征谱线---定性基础。
2.4 荧光X射线的波长与元素的原子序数的关系：
莫斯莱定律：随着原子序数的增大，荧光X射线的波长减小，而对应的能量增大
2.5 定量分析：荧光X射线的强度与相应元素的含量成正比。
含A元素越多的话，元素A的X射线荧光也就越强。
常好，有较少的光谱干扰 和较低的背景值
仪器采用的侦测器的种类 决定了EDXRF的解析度
WDXRF是对光谱进行扫 EDXRF的设计是对多元
描分析，在大多数情况下，素同时进行分析，仪器需
无需对光谱进行修正，每 要采用数学模型对光谱进
种元素即可得到很好的信 行修正，这种数学模型很
号
可能导致成倍的误差产生，
K L K L
L
K L K
3.1.2 复合靶材：如Cr—Mo靶 低压情况下，主要由CR靶产生特征X射线光谱，激发轻元素 高压情况下，主要由MO靶产生连续谱，激发重元素 3.1.3 常用的不同靶材X光管适用的范围：
阳极 Rh Z=45 Au Z=79 Mo Z=42 Cr Z=24
不需前处理
被测样品
非破坏性分析
X荧光射线 检测器
全元素同时分析
X射线
X射线管
可对应固体，粉末，液体
2.0 XRF光谱原理：
2.1 什么是X射线？X射线的本质是电磁辐射波，与可见光相似，仅是波长不同而已。
X射线波长：0.01nm-40.0nm
X射线能量：124Kev-0.124Kev
X射线与物质作用时，产生各种不同的和复杂的过程。就其能量转换而言，一束X射 线通过物质时，可分为三部分：
然后核外电子自发地由能量高的状态跃迁到能量低的状态。
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，而是以辐射的形式放 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。 原子的组成简图：
K层 N层
M层
L层
原子核
2.3 特征光谱的产生：
3. 0 XRF光谱仪的构造：
X荧光具有一定的波长，同时也具有一定的能量
波长色散型（WDXRF)：按照波长的差异进行分离和检测
能量色散型（EDXRF)：按照能量的差异进行分离和检测
3.1 仪器的主要部件：
激发源，分光系统，滤波器/二次靶，检测器系统，数据处理系统
波长色散型：晶体分光器通过晶体衍射现象把不同波长的X射线分开
便携式工荧光能谱仪：同位素源为激发源，体积小巧，便于携带，不能达到大型 荧光能谱的分析精度，定性半定量，可同时分析黄金（AU）等24种元素，主量元 素分析准确度可达1%以内。
小型管激发X-荧光能谱仪：探测器采用正比计数管技术，体积较小，价格便宜， 单元素的高含量的分析，分辨率较差，不能对相邻元素进行分析，不能进行多元 素分析，一般仅对一个元素进行半定量分析。
ROHS测试仪分析原理
1.0 XRF介绍： 1.1 XRF射线的发现： 1895年德国物理学家伦琴发现X射线。 1896年法国物理学家GEORGES S 发现X射线荧光。 1948年，美国海军实验室弗利德曼和伯克斯应用盖克计数器开发出第一台波长 色散X射线工荧光光谱仪。 20世纪七年代末，我国开始引入X射线荧光光谱仪。 1.2 X射线荧光光谱仪的种类（按规模分）：
样品种类 固体，粉末，液体
EDXRF：能量色 散X射线荧光光 （EDX3000B即为 此能量色散型）
固体，粉末，液体
TXRF:全反射X射 固体，粉末，液体 线荧光光谱仪
SRXRF:同步辐射 X射线荧光光谱仪
PIXE:质子激发X 射线荧光光谱仪
固体，粉末 固体，
特点
定性分析和无需工 作曲线的FP法定量 分析
大型X-荧光能谱仪：采用SI（LI）探测器技术，很高的稳定性，很高的灵敏度， 准确度和重现性，可同时分析NA-U的各种元素，分析的浓度从100%--PPM级。
微区X-荧光能谱仪：从事材料的平均成份分析，可对微区选择的分析，价格较高。
1.2 X射线荧光光谱仪的种类（按原理分）：
类型
WDRXRF:波长X 线荧光光谱仪