X射线荧光光谱(XRF)分析.pptVIP

1 主要内容 前言 X射线荧光的产生及分析原理 X射线荧光光谱仪的结构与主要类型 X射线荧光光谱定性和定量分析 样品制备方法 X射线荧光光谱法的主要特点 X射线管产生的X射线的特点：当高速电子束轰击金属靶时会产生两种不同的X射线。一种连续X射线，另一种是特征X射线。它们的性质不同、产生的机理不同，用途也不同。 X射线衍射分析利用的是特征X射线；而X射线荧光光谱分析利用的是特征X射线以及连续X射线。 X射线荧光的产生 原子中的内层（如K层）电子被X射线辐射电离后在K层产生一个空位。外层（如L层）电子填充K层空穴时，会释放出一定的能量，当该能量以X射线辐射释放出来时就可以发射特征X射线荧光。 WDXRF光谱仪的特点 形态：试样可以是固体、粉末、压制片、玻璃、滤纸或液体 经过成型后的典型试样是直径为32mm，再置于特定的测试杯中测定（以WDXRF为例） 分析试样的制备比较简单，如抛光以得到一平面，或研磨后制片（压片法），或在熔剂中熔解后凝固得到玻璃态试样片（熔片法） 压片法：适合于对待测样品进行定性分析或精确测定样品中的微量元素，方便快捷。 熔片法：适用于精确测试样品中的主量元素，可消除由于颗粒效应、晶体效应等对测试结果的干扰。 Thank you for your attention 波长色散型（WDXRF）：指使用晶体分光的波长色散型X射线荧光光谱仪，效率较低，一般采用大功率X射线光管(≥2 kW)激发。 可用于高精度高灵敏度定量分析。 采用单晶或多层薄膜分光，使多色光谱色散成单色谱线；所选波长的X射线荧光进入探测系统，经光电转换和二次分光，获得高分辨率 4Z92 (Be～U)范围内所有元素的X射线荧光光谱均具有很高的分辨率 定性、定量分析的精度和灵敏度高 高能端(Ag/Sn/Sb K系光谱)，分辨率不如能量色散光谱仪 能量色散型（EDXRF）：以带有半导体探测器和多道脉冲高度分析器的X射线荧光光谱仪，探测效率高，一般采用放射源或小功率X射线光管激发（几瓦到几百瓦）。可用于执行快速定性分析和精度相对较低的定量分析。 EDXRF光谱仪的特点 * 适用于Na(11)～U(92)范围元素的快速定性定量分析* 不需要使用分光晶体，仪器造价低，价格便宜 仪器灵敏度差* 高能端(Ag/Sn/Sb K系光谱),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)分辨率不如波长散射光谱 X射线荧光光谱定性和定量分析 定性分析 定性分析：根据扫描测量的谱图进行谱峰的检索并与标准谱的比对确定样品的元素(或化合物)组成。 n?=2dsin? Moseley定律 Bragg方程 特征X射线波长?与原子序数Z一一对应 特征X射线波长?与谱峰的衍射角?一一对应 一种高温合金的X射线荧光光谱图 一种不锈钢的X射线荧光光谱图 定量分析 Ci = KiIiMiSi 定量分析：通过将测得的特征X射线荧光光谱强度转换成浓度的过程。 C－待测元素的浓度，下标i－待测元素 K－仪器校正因子，I－待测元素的X射线荧光纯强度 M－元素间吸收增强效应校正 S－样品物理形态因素 由于现代光谱仪的自动化程度很高，仪器稳定性很好，分析误差主要来源于样品制备和样品本身存在的基体影响。因此，制定定量分析方法的关键是如何正确处理基体效应和制定适当的样品制备方法。 选择分析方法和制样方法 激发分析元素特征谱线，涉及到X射线管和电源 把二次光谱色散成孤立的分析线，以便单独测量。一般采用波长色散和能量色散，也可采用两种色散的组合方式进行强度测量 把元素的X射线强度换算成元素浓度，这涉及到标样或计算方法以及吸收-增强效应的校正 定量分析的主要步骤 定量分析中的基本问题 基体效应 光谱重叠影响 背景影响 定量分析方法 基体效应: 样品中共存元素对分析元素光谱强度的影响。 在光谱分析中基体对测量的分析线的强度影响可分为两大类： (1) 吸收-增强效应：由基体的化学组成所致 (2) 物理状态影响：由样品的粒度、均匀性，密度和表面结构等因素所致。 光谱重叠影响 光谱干扰（即光谱重叠影响）有两种形式： (1) 波长干扰：干扰线与分析线的波长相同或相近或具有相同或相近的n?值。 (2) 能量干扰：干扰线与分析线的脉冲高度分布重叠。能量干扰只有在使用脉冲高度分析器时能观察到， 这种干扰可能完全重叠或部分重叠。 0 100 200 300 400 500 600 60 61 62 63 64 65 66 计数率(KCPS) 2? (o) CrKβ干扰峰 MnKα分析峰 重叠线 干扰峰 分