光化学分析
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利用波动性 逐一展谱
2.EDS：Energy Dispersive pectroscopy
利用粒子性h 同时展谱
二.WDS分光 原理：
试样 X光 管
探测器G
准直光栏
利用Bragg方程。 e束
2
2dsin
分光晶体
EPMA与XRF的
WDS分光原理相同，
均用Bragg方程,
但几何布置有区别。
例：常用分光晶体LiF
QACWC1
WA2 RA2
QAAW A2
QABWB2
QACWC 2
WA3 RA3
QAAW A3
QABWB3
QACWC 3
求出各： QAA,QAB,QAC
同理求：Q B,Q AB,Q BB和 C Q C,Q A C,Q B CC
(4)实测：
对待测试样及各纯A,B,C作XRF，
应用已求得的 Q ij 求出各 RA,RB,RC
d2L0iF02.013A4
当 26024 时，接收到强信号。 o
则：＝ 2dsin1.790A4
确定为 CoKα1.7901
分光由晶Br体ag：g方程：sin1，即 2d1
对一定的晶体的(hkl), λ有确定范围
如：LiF
o
2d2004.02A
o
MAX 2dsi9noo04.0A 2
对 Ar18K4.19A 2 就不适用
一电压脉冲，这种脉冲高度与hυ成正比 。
脉 放 冲 大 高 度V1 V2
P HA调
节基准电V压 0 道宽V
使V1 分别通V过01V1 被分辩
V2
V02V2
晶体分光优点： 分辨率高 晶体分光缺点：
1、分光系统复杂 2、元素逐一检测 3、总的灵敏度不高：XRD效率低； 进到计数器就更低；立体角小。
2dsin 2dcos
对标准晶体:d不变 即 ＝ 1 d↓，θ↑，则 2dcos
小面间距晶体， 大角(接近90度)， 分辨率越高
**聚焦条件： 线条不宽化，避免重叠
XRF的聚焦方式：
弯曲晶体置于聚焦
弯曲晶体 X光管
XRay
圆上以ω绕圆心转 探测器置于聚焦圆
上以2ω绕圆心转,并
自转
2 R 样品
Qij j
j1
有n种元素，显然有 n n 2 个 Q ij
即把激发源的多色谱线看成某种有 效波长的增强效应削弱的低吸收效应 的近似处理。
关键求 Q ij
应用举例： 试样有A,B,C三元素，
找出纯A,B,C三标样
(1)配三个wt%已知的标准试样
标样号 WA
1
WA1
2
WA2
3
WA3
WB WB1 WB2 WB3
三、EDS
锂漂移硅检测器，Si(Li)或Ge(Li)
原理：Li补偿P型中受主杂
质，使原PN结中的耗尽已扩大， _
前
形成稳定中间层。X光子作用
P 中N
置
下，原子电离产生电子－空穴XRay
间 层
对.在反向电压下，电子空穴对
载流子运动,使负载电阻上产生
放 大 +器
压降,输出脉冲信号→放大器。
平均3.8ev可产生一个电子－空穴对。
改为探测 ：AsK 或 L Pb L
②不同级别衍射线重叠 H ZrfK K01..758689A 6 5A59}
2d2 L0iS F 0 in
Hf
L
2(d2 L0iF 0 )Sin
2
Zr
K
2 2..3 2 0 9 6 4
②不同级别衍射线重叠
解决办法: 可采取在探测器线路中加上
PHA装置来区别 PHA: pulse height analysiser 一定能量的光子在PHA中产生电离形成
Q CC W C
和WAWB WC 1 解WA,WB,WC
Be4-U92
灵敏度： 相对较高，几－几 相对较低，几百
十ppm；绝对较低。 ppm；绝对较高， 10－13－10－14g
含量限制： 微量到百分之百 少量到百分之百
定量分析：
可，必须校正
展谱方式：
WDS或EDS
分光（展谱）原理
无论是原激发或次激发均同时激出 试样中已有元素的特征X线，必须分光。
两种展谱方式 1.WDS：Wave Dispersive Spectroscopy
待测<基体某元素 (2)基体增强效应：
待测>基体某元素
基体效应例
质
(1)基体吸收效应： 量
待测<基体某元素
吸 收
(2)基体增强效应： 系
待测>基体某元素
数
FeK:1.9373, K吸收:1.7433 吸收限波长
MoK:0.7107
不成线性关系，
NiK:1.6592, 若测Ni？ 原因为基体效应。
定量分析：
(1) 基本参数法：理论计算， 由数学模型及计算机编程。
(2) 经验系数法：用经验方法 来确定一种元素对另一种元素的 基体效应
*应用举例
*应用举例
n种元素
令： R i
Ii
I
0 i
Ri: 第 i 元素的相对荧光强度
I i ：混合物中i元素的 I XRF ，即100％
I
0 i
：纯i相的
I0 XRF
那 么 W W ii0有 K： Ri KIIi0 i
2 聚焦园
探测器G
符合 D2Rsin
EPMA聚焦方式：
弯曲晶体以v直线运动 探测器四叶玫瑰园
e束
轨迹运动
符合 l2Rsin 样品
以上聚焦方式可分辨如：
0
FeK 1.937A3
o
o
MnK1.910A2,0.027A1
弯曲晶体 直进
R
探测器G
*遇下述情况，解决方案 ： ① 很小时
P AbsK K11..117775A A 1 04}4L2di(F S 2i0)n0P Abs 2 2..3 20 9 6 4
o
FeK1.937A3 h640e0v168对 2
o
CuK1.541A8800e0v210对 5 ，可区分
→所以不同Z激发检测器的X光子能量 及总强度不同，可作元素成份分析及 定量。
检测器→等量放大器及主放大器 → 多道分析器→存储→显示（屏幕、打印）
020Kev, 10ev/每道，2048道
X光子能量h→一个光子引起的脉冲 幅度高度→占多道分析器某道→定性。
X光子h个数(强度)→每秒产生脉冲 的次数→通过某道的该数量的X射线强 度→定量。
EDS优点：探测器可与试样离得很近， 效率很高，同时展谱
EDS缺点：分辨率较低，目前商品为 150ev 。
四、X光荧光定量分析：
不成线性关系，原因为基体效应。 (1)基体吸收效应： 被检元素特征X 射线被基体中其它元素所吸收；
WC WC1 WC 2 WC 3
(2)XRF测三试样及纯A,B,C三标样， 实验条件完全一致。
求第i元素的Ri
样号
Ri
1
RA1 RB1 RC 1
2 RA2 RB 2 RC 2
3 RA3 RB 3 RC 3
(3)求各元素j 对i 元素的影响因子Q ij
W A1 RA1
QAAW A1 QABWB1
RA
Q AA W
A
WA Q AB W
B
Q AC W C
RB
Q BA W
A
WB Q BB W
B
Q BC W C
RC
Q CA W
A
WC Q CB W B
Q CC W C
RA
Q AA W
A
WA Q AB W
B
Q AC W
C
RB
Q BA W
A
WB Q BB W
B
Q BC W
C
RC
Q CA W A
WC Q CB W B
材料显微结构分析
X光化学分析
一. 分析理论基础及方法
理论基础： 莫塞莱定率
hK(Z)2
即
1 Z2
h: plank常数
K: 与马德堡常数有关
σ：屏蔽常数
常用K系Z35 L系 Z35
XRF
EPMA
激发源: 一次X-Ray
e束
试样： 不必导电，液体可 照射区域： 大面积
导电或镀膜 微区
检测范围： F9－U92 (C6)
λ↑ 晶体d↑，必须配备多个分光晶体。
分光晶体： SiO2 (101) 6.86Å
ADP(NH4H2PO4) (200) 7.50Å
*分光晶体选择原则： 高分辨率
(1)特征谱线波长相近的元素；
0
FeK 1.93Biblioteka BaiduA3
o
o
MnK1.910A2,0.027A1
(2)同一元素精细结构。K1 K2
*分光晶体选择原则： 高分辨率
W i ：混合物中第i 元素重量百分比
W
0 i
：纯i元素重量百分比
K 应是基体中各元素j 对i 元素的
影响的总效果。
K 应是基体中
n
各元素j 对i 元素 令K Qijj
的影响的总效果。
j1
Qij：代表j 元素（包括i）对i元素的
基体效应影响因子.
Ri n Wi
Qij j
j1
Ri n Wi
2.EDS：Energy Dispersive pectroscopy
利用粒子性h 同时展谱
二.WDS分光 原理：
试样 X光 管
探测器G
准直光栏
利用Bragg方程。 e束
2
2dsin
分光晶体
EPMA与XRF的
WDS分光原理相同，
均用Bragg方程,
但几何布置有区别。
例：常用分光晶体LiF
QACWC1
WA2 RA2
QAAW A2
QABWB2
QACWC 2
WA3 RA3
QAAW A3
QABWB3
QACWC 3
求出各： QAA,QAB,QAC
同理求：Q B,Q AB,Q BB和 C Q C,Q A C,Q B CC
(4)实测：
对待测试样及各纯A,B,C作XRF，
应用已求得的 Q ij 求出各 RA,RB,RC
d2L0iF02.013A4
当 26024 时，接收到强信号。 o
则：＝ 2dsin1.790A4
确定为 CoKα1.7901
分光由晶Br体ag：g方程：sin1，即 2d1
对一定的晶体的(hkl), λ有确定范围
如：LiF
o
2d2004.02A
o
MAX 2dsi9noo04.0A 2
对 Ar18K4.19A 2 就不适用
一电压脉冲，这种脉冲高度与hυ成正比 。
脉 放 冲 大 高 度V1 V2
P HA调
节基准电V压 0 道宽V
使V1 分别通V过01V1 被分辩
V2
V02V2
晶体分光优点： 分辨率高 晶体分光缺点：
1、分光系统复杂 2、元素逐一检测 3、总的灵敏度不高：XRD效率低； 进到计数器就更低；立体角小。
2dsin 2dcos
对标准晶体:d不变 即 ＝ 1 d↓，θ↑，则 2dcos
小面间距晶体， 大角(接近90度)， 分辨率越高
**聚焦条件： 线条不宽化，避免重叠
XRF的聚焦方式：
弯曲晶体置于聚焦
弯曲晶体 X光管
XRay
圆上以ω绕圆心转 探测器置于聚焦圆
上以2ω绕圆心转,并
自转
2 R 样品
Qij j
j1
有n种元素，显然有 n n 2 个 Q ij
即把激发源的多色谱线看成某种有 效波长的增强效应削弱的低吸收效应 的近似处理。
关键求 Q ij
应用举例： 试样有A,B,C三元素，
找出纯A,B,C三标样
(1)配三个wt%已知的标准试样
标样号 WA
1
WA1
2
WA2
3
WA3
WB WB1 WB2 WB3
三、EDS
锂漂移硅检测器，Si(Li)或Ge(Li)
原理：Li补偿P型中受主杂
质，使原PN结中的耗尽已扩大， _
前
形成稳定中间层。X光子作用
P 中N
置
下，原子电离产生电子－空穴XRay
间 层
对.在反向电压下，电子空穴对
载流子运动,使负载电阻上产生
放 大 +器
压降,输出脉冲信号→放大器。
平均3.8ev可产生一个电子－空穴对。
改为探测 ：AsK 或 L Pb L
②不同级别衍射线重叠 H ZrfK K01..758689A 6 5A59}
2d2 L0iS F 0 in
Hf
L
2(d2 L0iF 0 )Sin
2
Zr
K
2 2..3 2 0 9 6 4
②不同级别衍射线重叠
解决办法: 可采取在探测器线路中加上
PHA装置来区别 PHA: pulse height analysiser 一定能量的光子在PHA中产生电离形成
Q CC W C
和WAWB WC 1 解WA,WB,WC
Be4-U92
灵敏度： 相对较高，几－几 相对较低，几百
十ppm；绝对较低。 ppm；绝对较高， 10－13－10－14g
含量限制： 微量到百分之百 少量到百分之百
定量分析：
可，必须校正
展谱方式：
WDS或EDS
分光（展谱）原理
无论是原激发或次激发均同时激出 试样中已有元素的特征X线，必须分光。
两种展谱方式 1.WDS：Wave Dispersive Spectroscopy
待测<基体某元素 (2)基体增强效应：
待测>基体某元素
基体效应例
质
(1)基体吸收效应： 量
待测<基体某元素
吸 收
(2)基体增强效应： 系
待测>基体某元素
数
FeK:1.9373, K吸收:1.7433 吸收限波长
MoK:0.7107
不成线性关系，
NiK:1.6592, 若测Ni？ 原因为基体效应。
定量分析：
(1) 基本参数法：理论计算， 由数学模型及计算机编程。
(2) 经验系数法：用经验方法 来确定一种元素对另一种元素的 基体效应
*应用举例
*应用举例
n种元素
令： R i
Ii
I
0 i
Ri: 第 i 元素的相对荧光强度
I i ：混合物中i元素的 I XRF ，即100％
I
0 i
：纯i相的
I0 XRF
那 么 W W ii0有 K： Ri KIIi0 i
2 聚焦园
探测器G
符合 D2Rsin
EPMA聚焦方式：
弯曲晶体以v直线运动 探测器四叶玫瑰园
e束
轨迹运动
符合 l2Rsin 样品
以上聚焦方式可分辨如：
0
FeK 1.937A3
o
o
MnK1.910A2,0.027A1
弯曲晶体 直进
R
探测器G
*遇下述情况，解决方案 ： ① 很小时
P AbsK K11..117775A A 1 04}4L2di(F S 2i0)n0P Abs 2 2..3 20 9 6 4
o
FeK1.937A3 h640e0v168对 2
o
CuK1.541A8800e0v210对 5 ，可区分
→所以不同Z激发检测器的X光子能量 及总强度不同，可作元素成份分析及 定量。
检测器→等量放大器及主放大器 → 多道分析器→存储→显示（屏幕、打印）
020Kev, 10ev/每道，2048道
X光子能量h→一个光子引起的脉冲 幅度高度→占多道分析器某道→定性。
X光子h个数(强度)→每秒产生脉冲 的次数→通过某道的该数量的X射线强 度→定量。
EDS优点：探测器可与试样离得很近， 效率很高，同时展谱
EDS缺点：分辨率较低，目前商品为 150ev 。
四、X光荧光定量分析：
不成线性关系，原因为基体效应。 (1)基体吸收效应： 被检元素特征X 射线被基体中其它元素所吸收；
WC WC1 WC 2 WC 3
(2)XRF测三试样及纯A,B,C三标样， 实验条件完全一致。
求第i元素的Ri
样号
Ri
1
RA1 RB1 RC 1
2 RA2 RB 2 RC 2
3 RA3 RB 3 RC 3
(3)求各元素j 对i 元素的影响因子Q ij
W A1 RA1
QAAW A1 QABWB1
RA
Q AA W
A
WA Q AB W
B
Q AC W C
RB
Q BA W
A
WB Q BB W
B
Q BC W C
RC
Q CA W
A
WC Q CB W B
Q CC W C
RA
Q AA W
A
WA Q AB W
B
Q AC W
C
RB
Q BA W
A
WB Q BB W
B
Q BC W
C
RC
Q CA W A
WC Q CB W B
材料显微结构分析
X光化学分析
一. 分析理论基础及方法
理论基础： 莫塞莱定率
hK(Z)2
即
1 Z2
h: plank常数
K: 与马德堡常数有关
σ：屏蔽常数
常用K系Z35 L系 Z35
XRF
EPMA
激发源: 一次X-Ray
e束
试样： 不必导电，液体可 照射区域： 大面积
导电或镀膜 微区
检测范围： F9－U92 (C6)
λ↑ 晶体d↑，必须配备多个分光晶体。
分光晶体： SiO2 (101) 6.86Å
ADP(NH4H2PO4) (200) 7.50Å
*分光晶体选择原则： 高分辨率
(1)特征谱线波长相近的元素；
0
FeK 1.93Biblioteka BaiduA3
o
o
MnK1.910A2,0.027A1
(2)同一元素精细结构。K1 K2
*分光晶体选择原则： 高分辨率
W i ：混合物中第i 元素重量百分比
W
0 i
：纯i元素重量百分比
K 应是基体中各元素j 对i 元素的
影响的总效果。
K 应是基体中
n
各元素j 对i 元素 令K Qijj
的影响的总效果。
j1
Qij：代表j 元素（包括i）对i元素的
基体效应影响因子.
Ri n Wi
Qij j
j1
Ri n Wi