粒子诱发X射线荧光分析PIXE分析.pptx

刘昌奇 核技术专业 2016.12.10;; X 射线属于电磁辐射。电磁辐射（电磁波，光）以巨大速度通过空间、不需要任何物质作为传播媒介的一种能量，具有波、粒二向性。 其波长排列顺序如图. ;X射线的产生; 当高速运动的电子轰击金属靶时，靶就放出X射线，放出的X射线分为两类：连续X射线和特征X射线。 若被靶阻挡的电子的能量不越过一定限度时，只发射连续光谱的辐射，这种辐射叫做轫致辐射；另外一种不连续只有几条特殊线状光谱，叫做特征辐射，又叫标识辐射。连续光谱的性质和靶材料无关，而特征光谱和靶材料有关，不同的材料有不同的特征光谱。对X射线管施加电压，可得到X射线的波长和强度的关系曲线。; 连续X射线（轫致辐射）：高速电子遇原子核受阻后，能量损失，损失的能量以光子的形式放出（电子作用在核场区的深度不同，受阻程度不同，能量损失不同，释放光子能量不同）因此形成连续的射线谱。当管电压低于20kV时，曲线呈连续变化。管电压越高，X射线强度越大，强度峰向短波移动。; 特征X射线（标识X线）：高速电子能量大于原子内（K）层电子的结合能时，将K层电子击出，K层形成空穴，外层电子跃迁回K层填补空穴，释放光子。该跃迁以量子能级释放能量，量子能级取决于靶物质的原子序数，与外加电压无关。故能用此方法测量样品的元素组成以及份额。;X射线的探测方法; 能量色散法是常用的探测方法。原理是把X射线在探测器里直接转换成电脉冲，脉冲幅度正比于X射线的能量，由脉冲幅度分析器记录各种幅度的脉冲计数。在PIXE分析中，一般使用能量分辨率好的Si (Li)探测器。; 20世纪60年代发展起来的各种激发X射线成分分析方法目前已成为非常有效的微量成分分析技术，它在材料、地质、冶金、医学、环保等方面已广泛应用。 X射线荧光分析是确定物质中微量元素的种类和含量的一种方法。它用外界辐射激发待分析样品中的原子，使原子发出标识X射线（荧光），通过测量这些标识X射线的能量和强度来确定物质中微量元素的种类和含量。 要激发元素的特征 X 射线，首要的问题是使原子内层电子轨道产生空位，以某种方式将一定的能量传递给原子的内层电子（必须大于内层电子结合能）。内层电子获得一定能;量之后，脱离原子的束缚，成为自由电子并在内层电子轨道上形成空位。然后，更高能级的电子将会立即填补这一空位，并以电磁辐射的形式发射能量，即为特征 X 射线。根据激发源的不同，可分成：带电粒子激发X荧光分析、电磁辐射激发X荧光分析、电子激发X荧光分析。;两步： 1）入射粒子与原子发生碰撞，从中逐出一个内层电子，此时原子处于受激状态。 2）随后( 10-12～10-14s )，原子内层电子重新配位，即原子中的内层电子空位由较外层电子补充，两个壳层之间电子的能量差，就以X射线荧光的形式释放出来。;莫塞莱定律：;; 接下来，我们重点讲解带电粒子激发X荧光分析（PIXE）的实验原理及分析方法 PIXE 应用的带电粒子可以是质子、α 粒子或重离子，目前使用最多的是质子。常用静电加速器产生的几兆电子伏能量的质子束轰击样品，质子使样品中各元素原子的内层电子电离，接着较外层的电子向内层跃迁，同时发射X射线。由于各种元素发射具有特定波长（或能量）的标识X射线，可利用锂漂移硅探测器及能谱分析仪来确定元素的种类。而标识谱线强度可用来???定元素含量。;基于PIXE分析法实验物理设计;?; 在PIXE技术中，可以将原始的样品（如金属、粉末、生物组织）直接作为靶进行分析。这样的靶往往是厚靶，它制备方便，但数据处理比较复杂，灵敏度也差。 另一种是将样品进行灰化、溶解等处理，然后把它置于一定的衬底膜上，作为靶进行分析。这类靶称为薄靶，可以不考虑质子在靶中的能量损失和X射线的自吸收，获得及处理数据都比较容易，灵敏度也好。但制靶工艺比较复杂，容易受到环境的污染。;特征X射线的计数;?;（3）厚靶的测量：;为待测元素的相对含量;4. PIXE分析应用实例;到数据如下。;（2）在生物医学研究方面的应用;（3） 在考古领域的应用;[ 谢谢观看 ]