XRF光谱仪基本原理及结构资料
帕纳科xrf原理-概述说明以及解释
帕纳科xrf原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述帕纳科XRF原理（即帕纳科X射线荧光光谱仪原理）是一种非常重要的分析技术，它利用X射线荧光光谱仪进行物质的分析与检测。
X射线荧光光谱仪（XRF）是一种基于X射线的分析技术，能够快速、无损地分析样品的元素成分及其含量。
帕纳科XRF原理通过将样品暴露在高能量的X射线辐射下，激发样品中的原子发生内层电子跃迁，从而产生特定能量的特征X射线。
这些特征X射线与样品中元素的种类和含量密切相关。
X射线荧光分析原理基于这个原理，通过测量样品中发射出的特征X射线的能量和强度来确定样品的元素成分。
帕纳科XRF原理在许多领域都有广泛的应用。
在材料分析方面，它可以用于合金分析、陶瓷成分分析、矿石成分分析等。
在环境监测方面，它可以用于土壤中重金属含量的检测、水中有害物质的检测等。
在文物保护方面，它可以用于非破坏性地分析文物的元素成分，以了解其制作材料和年代等信息。
帕纳科XRF原理具有许多优点。
首先，它非常快速和高效，能够在几分钟内完成样品的分析。
其次，它是一种无损检测技术，不需要破坏样品，适用于各种形态的样品。
此外，它还具有高准确性和重复性，并且可以同时分析多个元素。
然而，帕纳科XRF原理也存在一些局限性。
首先，它对于低能量X射线不敏感，因此无法检测低原子序数元素。
其次，样品的尺寸和形态对分析结果可能产生影响。
最后，它对于元素的定量分析相对有限，通常只能得到元素的相对含量。
随着科学技术的不断发展，帕纳科XRF原理也在不断进步和完善。
未来，我们可以期待更加精确和灵敏的X射线荧光光谱仪的研发，以及更加全面和准确的元素分析方法的开发。
综上所述，帕纳科XRF原理是一种重要的分析技术，具有广泛的应用领域和许多优点。
随着技术的不断进步，帕纳科XRF原理将在各个领域发挥更大的作用。
文章结构部分的内容如下所示：1.2 文章结构本篇长文主要围绕帕纳科XRF原理展开，文章的主要部分分为引言、正文和结论三个部分。
第3章 X射线荧光光谱(XRF)PPT课件
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光谱仪原理和维护
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
Hale Waihona Puke 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;
最佳工作电压的选择
KV/KeV
轻元素选择低电压, 高电流; 重元素选择高电压,低电流
AXioS 仪器的准直器系统
粗 高强度 低分辨率 中 分辨率及强度一般
细 高分辨 低强度
准直器/狭缝应用范围
准直器 100/150 mm
300 mm 700 mm
L - spectra U - Pb U - Ru Mo - Fe
K - spectra Te - As Te - K Cl - O
准直器 150 mm 550 mm 4000 mm
晶体分光原理与布拉格定律
入射波长
布拉格定律
准直器系统
1. 前级准直器的作用在于：控制入射光束的强度及分辨性能
2. 探测器准直器的作用在于降低杂散背景,提高灵敏度
3. 3. 通常具有两种准直器系统：
4.
平面晶体/准直器色散系统－非聚焦系统,用于顺序式仪器
5.
柱面弯曲晶体/狭缝色散系统－聚集系统,用于同时式仪器
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
➢.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： 能量色散光谱仪<EDXRF> 2. 波长色散光谱仪<WDXRF>
X射线荧光光谱仪的原理与使用使用篇 X射线荧光光谱仪操作规程
X射线荧光光谱仪的原理与使用使用篇 X射线荧光光谱仪操作规程上一篇文章里我们说过了X射线荧光光谱仪的原理，接下来我们就来谈一谈X射线荧光光谱仪的操作：一、仪器自检为了随时得到精准的分析结果，很多仪器都需要进行人工校正，而能量色散型X射线荧光分析仪 EDX—LE在开启后会对能量校正和定量值校正的操作进行帮忙，当需要进行校正时可自动进行校正，极大的缩短了仪器校正时间时间，便利了用户操作使用。
二、针对RoHS指令进行检测能量色散型X射线荧光分析仪 EDX—LE将针对RoHS指令有害5元素+氯元素所需的筛选操作步骤尽可能的自动化，以便进行RoHS 法规5元素+氯元素（选配）的高速筛选分析。
因此，EDX—LE从开始分析到得到结果只需要（依据样品）约1分钟，筛选分析速度得到了加强，但检测精准度仍旧保持在较高的水平。
三、操作自动化能量色散型X射线荧光分析仪 EDX—LE操作简洁便利，一个指令即可开始全自动测定。
测定条件的选择由装置自动判定，削减了传统仪器繁琐的操作步骤，让初学者也能够进行简便、高精度地测定，极大提升了用户体验，并将智能化理念美妙的融入到了仪器设计之中。
除了这三点优势之外，X射线荧光光谱仪还具有重现性好，测量速度快，灵敏度高的特点。
能分析F（9）～U（92）之间全部元素。
样品可以是固体、粉末、熔融片，液体等，分析对象适用于炼钢、有色金属、水泥、陶瓷、石油、玻璃等行业样品，广泛的应用于我们的生产生活当中。
X射线荧光光谱仪的原理X射线荧光光谱仪具有重现性好，测量速度快，灵敏度高的特点。
能分析B（5）～U（92）之间全部元素。
样品可以是固体、粉末、熔融片，液体等，分析对象适用于炼钢、有色金属、水泥、陶瓷、石油、玻璃等行业样品。
无标半定量方法可以对各种形状样品定性分析，并能给出半定量结果，结果精准度对某些样品可以接近定量水平，分析时间短。
薄膜分析软件FP—MULT1能作镀层分析，薄膜分析。
测量样品的最大尺寸要求为直径51mm，高40mm。
X荧光光谱法(XRF)课件PPT
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XRF
X射线荧光光谱分析XRFX射线荧光光谱分析（X-ray fluorescence spectroscopy, XRF）是一种非破坏性的分析方法，用于确定材料中元素的含量和分布。
它基于X 射线与物质相互作用的原理，并通过测量由激发的荧光X射线的能谱来确定样品中的元素组成。
XRF的基本原理是，当样品受到高能X射线束的照射时，其原子会吸收X射线，并且部分电子会从内层轨道被激发到更高的能级。
当这些电子返回到低能级时，它们会释放出能量，形成一系列特定能量的X射线，也称为荧光X射线。
这些荧光X射线的能量和强度与样品中元素的类型和含量相关联。
XRF分为两种类型：射线管激发XRF和放射性源激发XRF。
射线管激发XRF使用X射线管作为激发源，产生高能的X射线束；而放射性源激发XRF则使用放射性同位素作为激发源，释放出α射线或γ射线。
这两种方法都能够激发样品中的荧光X射线。
在XRF分析中，荧光X射线和激发射线通过一组分散器件（如光束限制器、光学系统和能谱仪）分离开来，并通过能谱仪测量它们的能量和强度。
能谱仪通常使用固态探测器（如硅采集器或闪烁体探测器）来测量X 射线的能量和荧光X射线的强度。
这些数据可以用来确定样品中元素的含量，并绘制出能量和强度之间的能谱图。
XRF分析具有许多优点。
首先，它是一种非破坏性的分析方法，不需要对样品进行物理或化学处理，保持了样品的完整性。
其次，XRF分析速度快，可以快速得出结果，适用于大批量样品的分析。
此外，XRF对于大部分元素都有很好的灵敏度，可以测量从质量百分比到微克/克级别的含量。
最后，XRF设备相对简单，操作方便，不需要复杂的仪器和装置。
然而，XRF分析也存在一些限制。
首先，XRF对于低原子序数的元素或轻元素的分析相对困难，因为它们对X射线的吸收较强，荧光X射线的强度较低。
其次，X射线在样品中的深度范围较大，因此对于复杂的多层和多组分样品，需要进行表面处理或准确定位。
最后，XRF的准确性受到矩阵效应和基体效应的影响，需要进行标准曲线校正或基体校正来提高准确性。
XRF的原理介绍
XRF的原理介绍X射线荧光光谱分析（X-ray Fluorescence Spectroscopy，XRF）是一种常用的非破坏性、全元素分析技术，可用于分析样品中的元素成分。
它基于样品在受到高能X射线照射时，会产生荧光辐射的原理。
本文将对XRF的原理进行详细介绍。
XRF的原理主要包括两个方面：荧光辐射和波长分散。
荧光辐射指的是当样品受到高能X射线照射时，样品中的原子会发生电离或激发，进而释放能量。
这些释放的能量被称为荧光辐射。
荧光辐射由两个主要成分组成：特征X射线和连续能谱。
特征X射线是由电子跃迁引起的，每个元素都有特定的特征X射线能量。
连续能谱是由样品中的电子与X射线相互作用产生的。
荧光辐射的强度与样品中元素的含量成正比，因此通过测量荧光辐射的强度可以确定样品中元素的含量。
波长分散是X射线荧光光谱分析中的另一个重要原理。
波长分散是通过将荧光辐射分散成不同的波长，然后使用依波长区分能量的检测器来测量荧光辐射的强度。
常用的波长分散器包括晶体和多层膜滤光器。
XRF的工作原理可以简述为以下几个步骤：1.样品制备：样品首先需要通过适当的方法进行制备，例如固体样品可以研磨成粉末，液体样品可以通过稀释或直接放置在适当的容器中。
2.X射线照射：制备好的样品被放置在X射线照射仪器中，然后受到高能X射线的照射。
这些X射线有足够的能量可以激发样品中的原子。
3.荧光辐射：当X射线照射样品时，样品中的原子会吸收X射线的能量，电子会被激发到更高的能级。
然后，这些电子会重新排列并回到较低的能级，同时释放出能量，形成荧光辐射。
这些释放的能量可以是特征X射线或连续能谱。
4.波长分散：荧光辐射通过波长分散器，分散成不同的波长。
晶体或滤光器可以选择和分离特定的波长区域，然后其余波长被阻挡或过滤。
5.探测器测量：波长分散后的荧光辐射通过探测器进行测量。
探测器可以是固态探测器或气体探测器，如Si-PIN探测器或X射线闪烁探测器。
6.数据分析：探测器测量荧光辐射的强度后，可以根据荧光辐射的强度与元素含量之间的关系来计算样品中各元素的含量。
X射线荧光光谱仪的基本原理及应用
所有元素的最大计数率不超过 20000 计数/秒，仪器灵敏度差
高能端(Ag/Sn/Sb K系光谱)，能量色散分辨率优于波长色散 中能端(Fe/Mn/Cr K系光谱)，分辨率相同 低能端 (Na/Mg/Al/Si K系光谱)，能量色散分辨率不如波长散射
3.2 定性与定量分析——半定量分析
半定量分析样品过程：
o 对未知样进行全程扫描 o 对扫描谱图进行Search and Match（包括谱峰的识别， 背景扣除，谱峰净强度计算，谱峰的匹配） o 输入未知样的有关信息 (金属或氧化物；液体，粉末压 片或熔融片；已知浓度组分的输入；是否归一) o 进行半定量分析
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；
E=h , =c /
微粒性
能量、电离、光电吸 收、非相干散射
能量色散X荧光分析
能量单位：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；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。
在停机状态时使用，保护光管免受粉尘污染，还可避免检 1000um Pb 测器的消耗。
2.3 准直器
准直器由一组薄片组成，目的是使从样品发出的X射线以平行 光束的形式照射到晶体。薄片之间的距离越小，越容易形成平 行光，产生的谱线峰形也更锐利，更容易与附近的谱线区分。
准直器以薄片间距来分类
薄片间距
4
一、基础理论与知识
X射Байду номын сангаас荧光的产生
碰撞
内层电子跃迁↑
空位
X射线荧光
外层电子跃迁↓
一、基础理论与知识
X射线荧光分析的分类
XRF原理
X射线荧光光谱分析(2010-04-02 20:46:52)转载标签：分类：X射线荧光原理文化X射线是一种电磁辐射，其波长介于紫外线和γ射线之间。
它的波长没有一个严格的界限，一般来说是指波长为0.001-50nm的电磁辐射。
对分析化学家来说，最感兴趣的波段是0.01-24nm，0.01nm左右是超铀元素的K系谱线，24nm则是最轻元素Li的K系谱线。
1923年赫维西(Hevesy, G. Von)提出了应用X射线荧光光谱进行定量分析，但由于受到当时探测技术水平的限制，该法并未得到实际应用，直到20世纪40年代后期，随着X射线管、分光技术和半导体探测器技术的改进，X荧光分析才开始进入蓬勃发展的时期，成为一种极为重要的分析手段。
1.1 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1-1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1-2)。
X荧光光谱法(XRF)解析
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 )
式中K ,S:随不同谱线系列而定的常 数;Z:原子序数.
定性分析
从试样发出的X射线荧光具有所含元素 的固有波长,该波长可用Bragg公式表示:
波长色散型:分光元件(分光晶体+狭缝); 特点:分辨率好,定性分析容易(谱线重叠 少);分析元素为 5 B 92U 灵敏度低. 能量色散型:半导体检测器;分辨率差,定 性较难(谱线重叠多),分析元素为 11 Na 92U 灵敏度高.需液氮冷却.
X射线管
波长色散型X射线荧光分析装置原理
X射线荧光光谱仪器组成
X射线发生系统:产生初级高强X射线,用于激发样品; 冷却系统:用于冷却产生大量热的X射线管; 样品传输系统:将放置在样品盘中的样品传输到测定位置 分光检测系统:把样品产生的X射线荧光用分光元件和检 测器进行分光,检测; 计数系统:统计,测量由检测器测出的信号,同时也可以除 去过强的信号和干扰线; 真空系统:将样品传输系统和分析检测系统抽成真空 ,使 检测在真空中进行(避免强度的吸收损失); 控制和数据处理系统:对各部分进行控制,并处理统计测 量的数据,进行定性,定量分析,打印结果.
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。
X荧光光谱仪(XRF)的基本原理
X荧光光谱仪是根据X射线荧光光谱的分析方法配置的多通道X射线荧光光谱仪，它能够分析固体或粉状样品中各种元素的成分含量。
X射线荧光（XRF）能够测定周期表中多达83个元素所组成的各种形式和性质的导体或非导体固体材料，其中典型的样品有玻璃、塑料、金属、矿石、耐火材料、水泥和地质物料等。
凡是能和x射线发生激烈作用的样品都不能分析，而且要分析的样品必须是在真空（4~5pa）环境下才能测定。
X荧光光谱仪（XRF）由激发源（X射线管）和探测系统构成。
X射线管通过产生入射X射线（一次X射线），来激发被测样品。
受激发的样品中的每一种元素会放射出二次X射线，并且不同的元素所放射出的二次X射线具有特定的能量特性或波长特性。
探测系统测量这些放射出来的二次X射线的能量及数量。
然后，仪器软件将探测系统所收集到的信息转换成样品中各种元素的种类及含量。
元素的原子受到高能辐射激发而引起内层电子的跃迁，同时发射出具有一定特殊性波长的X射线，因此,只要测出荧光X射线的波长或者能量,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。
近年来，X荧光光谱分析在各行业应用范围不断拓展，广泛应用于冶金、地质、有色、建材、商检、环保、卫生等各个领域，特别是在RoHS检测领域应用得zui多也zui广泛，是一种中型、经济、高性能的波长色散X射线光谱仪。
X荧光光谱仪具有以下优点：a）分析速度高。
测定用的时间与测定精密度有关，但一般都很短，2～5分钟就可以测完样品中的全部待测元素。
b）X射线荧光光谱跟样品的化学结合状态无关，而且跟固体、粉末、液体及晶质、非晶质等物质的状态也基本上没有关系。
大多数分析元素均可用其进行分析，可分析固体、粉末、熔珠、液体等样品，分析范围为Be到U。
（气体密封在容器内也可分析）但是在高分辨率的精密测定中却可看到有波长变化等现象。
特别是在超软X射线范围内，这种效应更为显著。
X荧光光谱法XRF
11
( )2 ? K(Z ? S) ?
式中K ,S: 随不同谱线系列而定的常 数;Z:原子序数 .
定性分析
从试样发出的X射线荧光具有所含元素 的固有波长 ,该波长可用 Bragg 公式表示 :
? ? 2d sin ?
X射线荧光分析是已知分光晶体的晶面间 距d,测定分光晶体对样品发射出的 X射线
荧光的衍射角? ,然后求出X射线荧光的波
长 ? .由此确定元素的种类 ,进行元素分 析.通常被检测 X射线荧光的位置不用波长
表示,而是用 2? 表示.
定性分析的步骤
选择测定条件 :
? 测定的X射线: 49In以下元素? K? , 50Sn以上元素? L?
? 管电压－管电流： Rh靶
3kW
40kV,70mA,4kቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ40kV,95mA
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．
? 分光晶体：一般地， F~Mg用TPA晶体， Al~Si 用PET晶体， P~Ar用Ge晶体， K~U用
LiF 晶体．
? 扫描速度：一般为 2? ~ 8? / min
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?(50Sn以上元素)与标样相应谱线的2? 对比，进行初步判定
XRF光谱仪基本原理及结构资料
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
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：
wdxrfwdxrfedxrfedxrf解析度解析度取决于仪器中的分光晶体取决于仪器中的分光晶体和光学设计与和光学设计与edxrfedxrf相比相比wdxrfwdxrf解析度非解析度非常好有较少的光谱干扰常好有较少的光谱干扰和较低的背景值和较低的背景值仪器采用的侦测器的种类仪器采用的侦测器的种类决定了决定了edxrfedxrf的解析度的解析度光谱干扰光谱干扰wdxrfwdxrf是对光谱进行扫是对光谱进行扫描分析在大多数情况下描分析在大多数情况下无需对光谱进行修正每无需对光谱进行修正每种元素即可得到很好的信种元素即可得到很好的信edxrfedxrf的设计是对多元的设计是对多元素同时进行分析仪器需素同时进行分析仪器需要采用要采用数学模型数学模型对光谱进对光谱进行修正这种数学模型很行修正这种数学模型很可能导致成倍的误差产生可能导致成倍的误差产生所以存在一定的光谱干扰所以存在一定的光谱干扰背景值背景值wdxrfwdxrf可以很好的降低可以很好的降低样品分析时的背景值样品分析时的背景值edxrfedxrf通过使用滤光片通过使用滤光片或二次靶来降低样品的背或二次靶来降低样品的背14xrf仪器品牌
xrf原理
xrf原理XRF原理。
X射线荧光光谱分析（X-ray Fluorescence Spectrometry，XRF）是一种广泛应用于材料分析的无损分析技术。
它通过照射样品表面产生X射线，样品吸收X射线后再发射出特征的荧光X射线，通过测量荧光X射线的能量和强度来确定样品中元素的种类和含量。
XRF原理的核心是荧光X射线的产生和检测，下面将详细介绍XRF的原理及其应用。
XRF原理主要包括激发和检测两个过程。
在激发过程中，X射线管产生高能X射线，照射到样品表面，激发样品中的原子产生荧光X射线。
而在检测过程中，荧光X射线被检测器接收并转换成电信号，然后通过信号处理系统进行能量和强度的测量。
利用X射线的能量和强度，可以确定样品中元素的种类和含量。
XRF原理的应用非常广泛，主要包括金属材料分析、岩矿石分析、环境监测、文物保护等领域。
在金属材料分析中，XRF可以快速准确地测定合金中各种元素的含量，用于质量控制和产品认证。
在岩矿石分析中，XRF可以对矿石样品进行快速分析，确定矿石中各种金属元素的含量，为矿产资源的开发提供重要数据支持。
在环境监测中，XRF可以对土壤、水样等环境样品进行元素分析，用于环境监测和污染治理。
在文物保护中，XRF可以对文物样品进行非破坏性分析，确定文物材料的成分和工艺，为文物保护和修复提供科学依据。
总之，XRF原理作为一种快速、准确、无损的分析技术，已经成为材料分析领域的重要工具，为各种材料的分析和检测提供了有效的手段。
随着科学技术的不断发展，XRF原理在材料分析领域的应用将会更加广泛，为各行业的发展和进步提供强大的支持。
XRF基本原理
[b]原理 [/b]
（xrf）仪器由激发源（x射线管）和探测系统构成。x射线管产生入射x 射线（一次射线），激励被测样品。样品中的每一种元素会放射出的二次x射线，并且不同的元素所放出的二次射线具有特定的能量特性。探测系统测量这些放射出来的二次射线的能量及数量。然后，仪器软件将控测系统所收集的信息转换成样品中的各种元素的种类及含量。利用x射线荧光原理，理论上可以测量元素周期表中的每一种元素。在实际应用中，有效的元素测量范围为11号元素（钠na）到92号元素（铀u）。
[b]xrf的筛选 [/b]
x射线荧光[b]光谱[/b]仪是公认的rohs筛选检测首选仪器，由于其检测速度快、分辨率高、实施无损检测，所以被广泛采用。x线荧光光谱仪品牌繁多，以至于分不出谁好谁差了。在《电子信息产品有毒有害物质的检测方法》iec62321标准文本里提到：“用能量散射x射线荧光光谱法（ed－xrf）或波长散射x射线荧光光谱法（wd－xrf）对试样中目标物进行测试，可以是直接测量样品（不破坏样品），也可以是破坏样品使其达到”均匀材料”（机械破坏试样）后测试。”能真正准确无误地将试样筛选出合格、不合格、不确定三种类型，而且能最大限度地缩小“不确定”部分就是好仪器。在保证既定准确度的情况下尽可能快速检测。尤其是企业选购，光谱仪是做日常rohs监督检测用，非常看重这一点。所以，能够准确无误地将试样筛选出合格、不合格、不确定三种类型，又能最大限度地缩小“不确定”部分，而且全部过程是在极短的时间内完成的x射线荧光光谱仪是满足使用要求的光谱仪。
[b]性能 [/b]
性能无疑是评估光谱仪非常重要的指针性能优异的光谱仪做筛选检测能准确无误地排查合格和不合格，并将不确定的灰色部分压缩到最小；
有的光谱仪铅砷不分、镉的特征谱线与x光管铑电极的特征谱线重迭等。经常误判；
波长散射X射线光谱分析
XRF基础理论 二. XRF应用范围 三. XRF分析原理 四. 仪器结构原理 仪器参数选择
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一. XRF 基础理论
1.X-射线定义
电磁辐射
波长 0.01 nm - 10.0 nm
能量 124 keV - 0.124 keV
1nm = 10Å = 10-9m = 10-6mm
探测器：用光电转换，探测荧光谱线
DMCA计数电路：测量谱线的净强度
微机及软件：定性和定量分析
晶体分光原理
nλ = 2d Sinθ n------衍射级数； 1. 不同元素的特征谱线，通过晶体的色散，分布在空间 不同位置(θ)； 2. 不同的晶体或同一晶体不同晶面，具有不同的晶面间 距(d),不同的色散 效率、分辨本领和适用的波长范围；
元素 K系 Te - Ni Te - V Te - K Cl - P Cl - P Si Si Cl - Al Cl - Al
元 素 L系 U -Hf U - La U - In Cd - Zr Cd - Zr Nb - Sr Nb - Sr Cd - Br Cd - Br
* C - 本晶体为横向弯曲型晶体
四.光谱仪结构原理
光谱仪原理图
仪器的光路图
波长散射仪器实际光路图
Magix仪器的基本特点
仪器基本结构－两种光路设计
kV K 系谱线 L 谱线 60 Fe - Ba Sm - U 50 Cr - Mn Pr - Nd 40 Ti - V Cs - Ce 30 Ca - Sc Sb - I 24 Be - K Ca - Sn
仪器常用的分光晶体
晶 体 LiF (420) LiF (220) LiF (200) Ge (111) Ge(111)C* InSb(111) InSb(111)C* PE (002) PE(002)C*
xrf光谱仪原理
xrf光谱仪原理｜XRF基本原理｜X射线荧光光谱（XRF）是一种确定物质中元素的种类和含量的表征手段，又称X射线次级发射光谱分析。
其基本原理如图1，在一定的条件下，当入射X射线将微粒激发至高能态时，为保持整个体系的稳定，高能态的电子会向低能态跃迁，同时辐射出被激发微粒的特征X射线。
而不同微粒被激发产生的特征X射线的能量和波长是不同的，这是确定物质中元素种类和含量的基本依据。
图1 X射线荧光光谱原理示意图图2 常见XRF测试仪器｜XRF基本结构｜XRF分析仪器一般由以下几个部分构成，分别是：X射线发生器、分光检测系统、数据分析系统。
XRFX射线发生器图3 X射线发生器结构示意图XRF分光检测器图4 分光检测器结构示意图XRF数据分析系统现阶段国内外XRF仪器的数据分析软件主要以理论分析模型为基础，最基本的理论有以下几种：■莫塞莱定律(Moseley’s law)反映各元素X射线特征光谱规律的实验定律。
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。
表明X射线的特征光谱与原子序数是一一对应的，使X荧光分析技术成为定性分析方法中最可靠的方法之一。
■布拉格定律(Bragg’s law)反映晶体衍射基本关系的理论推导定律，1912年英国物理学家布拉格父子（W.H. Bragg和W.L. Bragg）推导出了形式简单，能够说明晶体衍射基本关系的布拉格定律。
此定律是波长色散型X荧光仪的分光原理，使不同元素不同波长的特征x荧光完全分开，使谱线处理工作变得非常简单，降低了仪器检出限。
■比尔-朗伯定律(Beer-Lambert’s law)反映样品吸收状况的定律涉及到理论X射线荧光相对强度的计算问题。
对于X射线荧光分析技术来说，原级射线传入样品的过程中要发生衰减，样品被激发后产生的荧光X射线在传出样品的过程中也要发生衰减，由于质量吸收系数的不同，使得元素强度并不是严格的与元素浓度成正比关系，而是存在一定程度的偏差。
XRF-X-射线荧光光谱仪
和W.L. Bragg)推导出了形式简单，能够说明晶体衍射基本
关系的布拉格Βιβλιοθήκη 律。n 2d sin n=1，λ是波长。
此定律是波长色散型X荧光仪的分光原理，使不同元素不同 波长的特征X荧光完全分开，使谱线处理工作变得非常简单， 降低了仪器检出限。
比尔 - 朗伯定律（ Berr-Lambert's law ）是反应样品吸 收状况的定律，涉及到理论X-射线荧光相对强度的计算问 题。 当 X 射线穿过物质时，由于物质产生光电效应、康普 顿效应及热效应等，X-射线强度会衰减，表现为改变能量 或者改变运动方向，从而使向入射X-射线方向运动的相同 能量X-射线光子数目减少，这个过程称作吸收。 比尔—朗伯定律数学表达式： A=lg(1/T)=Kbc A- 吸光度， T-透射比是透射光强度比上入射光强度 ， K摩尔吸收系数，它与吸收物质的性质及入射光的波长 λ有 关，c-吸光物质的浓度， b-吸收层厚度。
2.1.1 X-射线源
图5 X-射线管结构示意图
XRF分析中产生X-射线的方式有两种：X-射线管和放射性 同位素源。 X-射线管多用于波长色散型仪器中，放射性同位素源多被 能量色散型仪器中。
灯丝和靶极密封在抽成真空的金属罩内，灯丝和靶极之间加高压（一 般为40KV ），灯丝发射的电子经高压电场加速撞击在靶极上，产生 X- 射 线。X-射线管产生的一次X-射线，作为激发X-射线荧光的辐射源。 只有当一次X-射线的波长稍短于受激元素吸收限1min时，才能有效的 激发出X-射线荧光。大于1min的一次X-射线其能量不足以使受激元素激发。 X-射线管产生的X-射线透过铍窗入射到样品上，正常工作时，X-射线管所 消耗功率的0.2%左右转变为X-射线辐射，其余均变为热能使X-射线管升温， 因此必须不断的通冷却水冷却靶极。
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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
表面分析：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
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）：
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：
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。
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 Ko (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：
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
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）
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，
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：
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
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
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
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
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。