X射线荧光光谱分析-复习题及解答

解：角色散：
dθ 1
1
0.27
dλ 42 dλ2 4(4.20 (217.2 6 54 ) 2)
2dθ s inλ sinθ λ
2d
coθ s 1si2nθ 1(λ)2 2d
Δ 2 λdθ B 2c d 1 o ( B λ) s 2 4. 0 02 . 0 71 0 6 (1 1.4 )5 2 0 4.200
•莫塞莱定律及其意义：特征X射线的波长(或能量)与原子序数 （Z）有关，并且随着元素的原子序数的增加，特征X射线有 规律地向波长变短方向移动，即元素的X射线特征波长倒数的 平方根与原子序数成正比，用公式表示为 λ-1/2=a(Z-b) (a， b为常数，不同的谱系用不同的值)。
莫塞莱定律的意义在于揭示了特征X射线波长与元素的原子 序数的确定关系，它奠定了X射线光谱定性分析的基础。
•X-射线荧光光谱分析的原理 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；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。 这其中主要涉及到X 射线与物质的相互作用，既X射线、吸收和散射三种现象。
答：当分析线不存在ຫໍສະໝຸດ Baidu，在分析线2θ角位置上测到的X射
线强度定义为此分析线处的背景。 背景的成分很复杂，主要来源于；1)由样品散射的X光管发出
的连续谱和特征谱；2)由晶体散射的样品的辐射线；3)晶体受 X射线照射后发出的二次X射线。
当峰背比小于10时，背景影响较大，需要准确扣除。 背景
的正确扣除可以有效地降低检测下限。
答：X射线荧光光谱是特征谱。 它是当原子内电子层出现电子空位，外层电子跃迁填充时所 发射出来的X射线，故又称二次X射线… 由于各元素原子的能级差是不一样的，而同种元素原子的能 级差是一样的，对于同一元素的原子发射出来的X射线的波长或 能量是固定的；因此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；谱线的强度和元素含量的多少有关, 所以测定 特征谱线的波长, 就可知道试样中包含什么元素, 测定特征谱线 的强度, 就可知道该元素的含量。
3.分析浓度范围广、测量的线性好、精度高。 4.XRF分析比其他发射光谱简单，易于解析；尤其是对 未知样品的定性分析。 5.制样简单；试样形式多样化。 6.具有在原样上微区条件下进行定性、定量分析。 7.定量分析有时需要多标样对比，标样的组分与被测样 的组分要差不多； 对于原子序数低的元素，其荧光产额 低，因此检出限不是很理想；对于超轻元素(H、Li 、Be) 目前还不能直接进行分析。
2d
4.0276
Δkλ λCα u u K λCα u u K 1.5414Å-1.5406Å=0.0008Å
Δλk< Δλ 所以分不开。
•X光管的管电压为40kV，能否激发出样品中的WKα、BaKα、 SnKα线? 己知W、Ba、Sn的K系吸收限分别为：0.141Å、 0.331Å、0.425Å。
K系：
Jk
μk μ
rk 1 rk
通式:q系
Jq
μq μ
rq 1 rq
•质量吸收系数：式I I0eμρt
中的比例系数μ称为密度为ρ材料对波长为λX射线的质量吸收系 数。式中I0、I为材料吸收前、后的波长为的X射线强度，t为材 料的厚度。
•基体：样品中除了被测元素外的其他成分，称为基体。 •基体效应：基体对分析元素的影响称为基体效应。有两类基 体效应：一类为样品的化学组成引起的效应，即吸收—增强效 应；一类为样品的物理特性引起的效应，如表面光滑度、颗粒 度、材料的不均匀性等。 •怎样校正基体效应的影响：
∵
VkBa λ1a.B2a410401..3234110437.46k4V0kV
VkSnλ1a.S2n410401..4224150429.18k4V0kV
∴ 故能激发样品中的BaKα、SnKα线。
•XRFS分析物质成分的特点有那些？ 答：1.分析速度快，自动化程度高。
2.XRF分析是一种物理分析方法； 特别适合过程分析、 野外现场、对比和非破坏性分析。
•已知Cu的K系吸收限为1.38Å，求它的临界激发电压?
解： V K1 λK . 2 14 4 0 1 1.. 2 3 14 4 8 0 8.9 18 30 V 6 8.986k
•求LiF(200)晶体(2d=4.0276Å)对CuKα(1.542Å)的角色散?如 B=O.078º=0.0014rad时，能否分开CuKα双线 (λCuKα1=1.5414Å，λCuKα2=1.5406Å)?
•吸收限：在μ～λ曲线上显示出一些突然不连续处，这些突然 的不连续处称为吸收限。
•吸收突变：在μ～λ曲线上不连续处，较大的吸收系数与较小 的吸收系数之比，称为吸收突变r。
rkμkμ L μL Iμ IL μL IIμ I L IμL I I I II I
•吸收突变系数：在某一特定波长处的某一具体能级相关的吸收 份数与总吸收之比称为吸收突变系数J。
如果带电粒子与靶一次碰撞后全部损失能量，产生的X射 线光子的能量最大，波长最短，所以连续光谱有短波限。如 带电粒子的能量为eV，短波限的波长为： λ0=1.24×lO3／V (nm)，(V的单位是伏特)。
短波限与X光管的电压有关，与X光管的电流和靶材无关 （略）。
•X射线荧光光谱是连续谱还是特征谱?如何产生?为什么能用它 来进行元素的定性和定量分析？
•布拉格衍射公式及应用：2dsinθ=nλ 布拉格衍射公式的应用在X射线衍射分析中，已知：λ，测量： θ，求：2d，用于物质的结构分析； 在X射线荧光分析中，已知：2d，测量：θ，求：λ，用于物 质的成分分析。
•荧光产额：原于内电子层q出现一个电子空位后，产生相应 的q系X射线荧光的几率，叫做荧光产额。Wq=Nq/N，(N为 q层电子空位数，Nq为产生q系谱线的光子数)。
答：实验校正法…，数学校正法…及制样。并用其中某一方 法具体说明一下（略）
•X射线荧光光谱仪上的X光管、分光晶体分别具有哪些特征? 答：X光管：1)输出功率高；2)输出强度恒定；3)操作温
度低；4)靶材纯度高；5)寿命长。 分光晶体：1)2d>λ，衍射强度大；2)分辨率高；3)信噪
比大：4)稳定性好。 •背景的定义和它的主要组成部分?
解：方法1： λ01V .2 144 041 01 .2 3 0 4 14 00Å.31 ∵ 0.141 Å <λ0； O.331 Å >λ0； 0.425 Å >λ0 ∴ 能激发样品中的BaKα、SnKα线；不能激发样品中的
WKα线。
方法2：∵ V kW λ 1a.W 2 14 4 0 0 1..1 214 4 40 1 87. 9440kkV V ∴ 故不能激发样品中的WKα线。
X射线荧光光谱分析学习要点间答
•X射线连续光谱是如何产生的?连续光谱为什么有短波限?短 波限如何计算?它与X光管的电压、电流以及靶材有无关系?
答：连续光谱是由高能的带电粒子撞击金属靶面时，受到 靶原子核的库仑力作用，突然改变速度而产生的电磁辐射。 由于在撞击时，有的带电粒子在一次碰撞中损失全部能量， 有的带电粒子同靶发生多次碰撞逐步损失其能量，直到完全 丧失为止，从而产生波长具有连续分布的电磁波。因此，它 也称韧致辐射、白色X射线或多色X射线。