仪器XRF详解.ppt

X射线光管 阴极通电加热 在热电离作用下，阴极发射出电子，受到高电压的作用向阳极高速运动 高能电子轰击阳极，产生X射线 只有1%的电子束能量转化为X射线，其余的 99%以热的形式散发 X射线以keV表示 管电压以kV表示 从光管中发射出的X射线能量与管电压有关： e.g. 50 kV 产生的X射线的能量为50 keV X射线光管: 外部 X射线对人体的影响和防护 X射线对人体有穿透作用，但不会残留在人体内，Ｘ射线分析室也不会有残余的辐射线存在 Ｘ射线对人体的伤害与人体所接受的Ｘ射线辐射剂量有关。国际放射防护委员会（ICRP）建议个人年等效剂量上限为 5mSv（毫西弗）。而天然背景辐射源（如宇宙射线及环境中的砖块岩石）对人类造成的年吸收剂量约 2mSv，约相当照了 100 张胸部Ｘ光片。 国际辐射防护委员会（ICRP）建议在整个怀孕过程， 母亲腹部表皮的辐射剂量不可超过 2 毫西弗，这些建议都是为了减低婴儿智能 障碍、先天异常、与癌症发生的风险。另外对于没有怀孕与还不确定有怀孕的生育年龄的辐射工作相关妇女，美国辐射防护委员与国际辐射防护委员会并不建议需特别的管制。 辐射线是影响不孕不育症的环境因素之一，但是低剂量的辐射应不会造成不孕。若一次暴露在100毫西弗时，会变成暂时不孕。2000 毫西弗以上将会成为永久性不孕。 辐射线与癌症 ：当身体接受每一毫西弗的辐射剂量就增加 0.0000165 的 致命癌症机会，约为 1/60000 的机会。X射线所造成的致命癌症几率风险是在万分之一至百万分之一之间 X射线对人体的影响和防护 X射线诊断与人体吸收等效剂量单位（毫西弗 mSv） 检查项目 等效剂量 检查项目 等效剂量 胸部 （Chest） 0.02 泌尿道摄影 （IVP） 2.5 头部 （Skull） 0.03 上消化道摄影 （UGI series） 3 腹部 （KUB） 0.7 大肠钡剂摄影 （Barium enema） 7 骨盆腔 （Pelvis） 0.7 头部计算机断层 （Barium CT） 2 脊椎 （Spine） 1.2 胸部计算机断层 （Chest CT） 6-8 双能 X 光骨质密度仪 （DEXA） 0.02 腹部计算机断层（Abdomen CT） 8-10 乳房摄影 （Mammography） 0.7 正子计算机断层 （PET / CT） 10 X射线对人体的影响和防护 X射线强度随距离增加而减弱，X射线强度与距离平方成反比。 X射线穿透物质时被物质吸收，轻基体吸收小，重基体吸收大；元素原子序数越大，吸收作用越大。 通常使用厚金属板对X射线进行防护，如Pb。 ARL X射线荧光光谱仪等效辐射剂量：以距离仪器表面10cm处进行测试： X射线发射 XRF原理 K shell L shell Mshell N shell 大多数元素的K层受到激发并发射出K系线: 重元素的L层受到激发并发射出L系线: L 到 K —— Ka M 到 K —— Kb M 到 L —— La N 到 L —— Lb KLM 系线 不同能级电子的跃迁： Kb La Lb Ma Mb O N M L K 电子层 Ka Kα1，2是Kα1和Kα2按强度比的加权平均计算得到。 不同能级电子的跃迁： 越靠近原子核内部，需要的能量越多 元素越重，激发内层电子需要的能量更多 如果不能提供足够的能量，就不能激发出X射线 激发一个元素所需的最小能量叫做吸收限 X射线发射 荧光产额和俄歇效应 荧光产额 对于具有内层电子空穴的原子，产生辐射跃迁的几率就是荧光产额（ω），产生俄歇跃迁的几率称俄歇产额（a） ω + a = 1 荧光产额的计算公式 其中，a是常数，Z是原子序数 荧光产额 荧光产额与原子序数的关系 K能级荧光产额和俄歇电子产额随原子序数Z的变化 荧光产额与原子序数的关系 L3能级荧光产额和俄歇电子产额随原子序数Z的变化 K系线的荧光产额最高 K系线的峰形最简单 K系线的峰相隔较远 因此，我们尽可能的激发K系线 荧光产额 激发能量随原子序数增加而增加 K系的能量始终比L系线的高 K系线的荧光产额最高 X射线能量越高，穿透能力越强 X射线发射: 概述 K or L K K K L L 元素周期表 不能分析 不能分析 不能分析 K X射线吸收 XRF原理 Lambert-Beer定律 X射线的吸收 μm：质量吸收系数 是每种元素原子的性质 与物质的化学状态或物理状态无关 仅仅是波长和原子序数的函数 I0 I t ρ 无限厚度 实验表明，当X射线穿过物质时，其强度会