X射線熒光分析原理及其應(yīng)用ppt課件

1、X射線熒光分析原理及其應(yīng)用,一、X射線熒光二、X射線熒光分析 三、X射線熒光與其它方法比較四、X熒光分析儀的分類五、X熒光儀器的原理六、X熒光樣品的制備七、 X熒光基體及效正方法八、X熒光分析測量基本概念,總錄,X射線熒光,人們通常把X射線照射在物質(zhì)上而產(chǎn)生的次級X射線叫X射線熒光（XRay Fluorescence），而把用來照射的X射線叫原級X射線。所以X射線熒光仍是X射線,X射線熒光應(yīng)用及分析,X射線用于元素分析，是一種新的分析技術(shù)，但在經(jīng)過二十多年的探索以后，現(xiàn)在已完全成熟，已成為一種廣泛應(yīng)用于冶金、地質(zhì)、有色、建材、商檢、環(huán)保、衛(wèi)生等各個領(lǐng)域,每個元素的特征X射線的強(qiáng)度除與激發(fā)源的能

2、量和強(qiáng)度有關(guān)外，還與這種元素在樣品中的含量 根據(jù)各元素的特征X射線的強(qiáng)度，也可以獲得各元素的含量信息。這就是X射線熒光分析的基本原理,X熒光與其它方法比較,分析速度高。測定用時與測定精密度有關(guān)，但一般都很短，25分鐘就可以測完樣品中的全部待測元素 X射線熒光光譜跟樣品的化學(xué)結(jié)合狀態(tài)無關(guān)，而且跟固體、粉末、液體及晶質(zhì)、非晶質(zhì)等物質(zhì)的狀態(tài)也基本上沒有關(guān)系。（氣體密封在容器內(nèi)也可分析）但是在高分辨率的精密測定中卻可看到有波長變化等現(xiàn)象。特別是在超軟X射線范圍內(nèi)，這種效應(yīng)更為顯著。波長變化用于化學(xué)位的測定,優(yōu)點,X熒光與其它方法比較,c）非破壞分析。在測定中不會引起化學(xué)狀態(tài)的改變，也不會出現(xiàn)試樣飛散現(xiàn)

3、象。同一試樣可反復(fù)多次測量，結(jié)果重現(xiàn)性好。 d） X射線熒光分析是一種物理分析方法，所以對在化學(xué)性質(zhì)上屬同一族的元素也能進(jìn)行分析 e）分析精密度高 f）制樣簡單，固體、粉末、液體樣品等都可以進(jìn)行分析,X熒光與其它方法比較,a）難于作絕對分析，故定量分析需要標(biāo)樣。 b）對輕元素的靈敏度要低一些。 c）容易受相互元素干擾和疊加峰影響,缺點,X熒光分析儀的分類,不同元素發(fā)出的特征X射線能量和波長各不相同，因此通過對X射線的能量或者波長的測量即可知道它是何種元素發(fā)出的，進(jìn)行元素的定性分析。同時樣品受激發(fā)后發(fā)射某一元素的特征X射線強(qiáng)度跟這元素在樣品中的含量有關(guān)，因此測出它的強(qiáng)度就能進(jìn)行元素的定量分析 1

4、、波長色散 2、能量色散,X熒光分析儀的分類,能量色散: 能量色散法就是直接利用探測器的能量分辨本領(lǐng)和正比工作特性區(qū)分不同能量的X射線。其儀器的基本構(gòu)成是：激發(fā)源、樣品、探測器和多道譜及運(yùn)算處理器 。 1、探測器要求：良好的能量分辨率和能量線。 探測能量范圍寬 死時間短，有優(yōu)良的高計數(shù)率特性。 良好的能譜特性 使用方便、可靠、堅固,X熒光分析儀的分類,鋰漂移型半導(dǎo)體探測器： 其組成是將高濃度的金屬鋰擴(kuò)散到P型半導(dǎo)體材料硅或鍺 ，形成PN結(jié)，在加上反向偏壓后，在X光子打擊下，就會產(chǎn)生與X光子能量對應(yīng)的電脈沖，這類探測器能量分辨率很高，但需加低溫 ，常常工作在液氮罐中，很不方便。 硅PIN探測器：

5、 用半導(dǎo)體制冷，在常溫下保存，分辨率已達(dá)到165EV,X熒光儀器的原理,X熒光樣品的制備,1、固體樣品 例如鋼鐵、銅合金、鋁合金、貴金屬等。方法是用車床把樣品車成園柱樣品，有一端的表面要磨平拋光。使用前，不要用手摸光的表面，以免表面沾了油污，影響測量精度。如果沾上了油污，用干凈絨布擦試干凈。 2、粉末樣品 粉末樣品是大量的，包括礦石、精礦石、粉塵、爐渣、水泥、石灰石等等。 粉末樣品一般的制樣手續(xù)如下：粒度要求，如要得到較好的測量結(jié)果，最好是200目以上。 一般情況下，直接把粉末樣品放在樣品杯中便可進(jìn)行測量。大約7克樣品便夠了，蓋住樣品杯底約1cm厚,X熒光樣品的制備,樣品中導(dǎo)致測量誤差的主要因

6、素: 固體樣品:樣品內(nèi)部偏析 表面粗糙 樣品表面變質(zhì)（如氧化） 粉末樣品:顆粒太粗 樣品變化（如氧化、吸潮） 液體樣品:因沉淀結(jié)晶引起的濃度變化 產(chǎn)生氣泡等,X熒光基體及效正方法,基體效應(yīng)的概念 : 吸收和增強(qiáng)效應(yīng): 它包括：1原級X射線進(jìn)入樣品時所受到的吸收效應(yīng)；2熒光譜線出射時受樣品的吸收或分析元素受樣品中其它元素的激發(fā)效應(yīng)；3第三級的激發(fā)效應(yīng)。以上各吸收和增強(qiáng)效應(yīng)，都隨著樣品基體化學(xué)組成的差異而發(fā)生變化,X熒光基體及效正方法,基體效應(yīng)的概念 : 其它物理化學(xué)效應(yīng): 包括樣品的均勻性、粒度、表面效應(yīng)和化學(xué)態(tài)的變化。樣品的均勻性、粒度和表面效應(yīng)等都可以通過制樣來加以解決。而基體元素間的相互吸

7、收和增強(qiáng)作用卻時常給分析帶來誤差。以后我們講的基體效應(yīng)，主要是指元素間相互吸收和增強(qiáng)作用,X熒光基體及效正方法,基體效應(yīng)的校正方法 : 實驗校正法: 即主要以實驗曲線進(jìn)行定量測定為特性的，它包含1內(nèi)標(biāo)法。包括單標(biāo)樣內(nèi)標(biāo)法，可變內(nèi)標(biāo)法，內(nèi)部控制標(biāo)準(zhǔn)法以及內(nèi)部和外部的強(qiáng)度參比法；2外標(biāo)法。包括直接校正法，稀釋法和薄試樣法；3散射線標(biāo)準(zhǔn)法。包括本底法、靶線標(biāo)準(zhǔn)法；4其它方法。包括增量法，質(zhì)量衰減系數(shù)測定法等。早年實驗校正法得到了廣泛的應(yīng)用。近來用的越來越少了,X熒光基體及效正方法,基體效應(yīng)的校正方法 : 數(shù)學(xué)校正法: 基本上可以分為兩大類 一類是經(jīng)驗系數(shù)法 一類是基本參數(shù)法,X熒光分析測量基本概念,

8、基體效應(yīng)的結(jié)果判斷 : 濃度與強(qiáng)度之間，是用一些經(jīng)驗系數(shù)聯(lián)系起來的。那么，所謂校正效果的好壞，就是看這些 系數(shù)計算得與真值符合的程度。當(dāng)然，在軟件中，是直觀地用校正曲線來觀察校正效果,X熒光基體及效正方法,定性分析: 把各元素的特征X射線的數(shù)據(jù)都存放在計算機(jī)內(nèi)，有兩種辦法能檢索出樣品中都存在些什么元素。 1、光標(biāo)檢索法。把光標(biāo)移到某個譜峰上，如果下面指示出這是什么元素的某線，則這樣品中一般就存在這種元素。否則，則是虛峰。 2、線系檢索法（KLM法）。把一個元素的一個線系的多個特征線的位置都顯示出來，以便核對這個元素確實是否存在,X熒光分析測量基本概念,精密度（Precision) : 定義為同

9、一樣品多次測定的平均值m和各次測定值mi之差。換句話說，精密度就是重現(xiàn)性（Reproducibility或Repeatability）。X熒光分析 的精度是和測量的時間有關(guān)的，測量的時間越長，則精度越高,X熒光分析測量基本概念,準(zhǔn)確度（Accuracy ) : 定義為各次測定值mi對于真值（t）的偏差。因而，若精密度差，準(zhǔn)確度也一定差。 反之，準(zhǔn)確度很差，精密度確有時很高。這是因為有時可能有系統(tǒng)誤差的存在。要想可靠性（Reliability）好，精密度和準(zhǔn)確度都要求高,X熒光分析測量基本概念,計數(shù)統(tǒng)計誤差: 在放射性物質(zhì)的測量中，假設(shè)儀器穩(wěn)定性、機(jī)械在現(xiàn)性可確保，由儀器機(jī)械產(chǎn)生的誤差可以忽略不計，但計數(shù)統(tǒng)計誤差還是不能消除。 X射線強(qiáng)度是把入射到計數(shù)器上的光子變成脈沖后計數(shù)而得到的。因而計數(shù)值在本質(zhì)上具有統(tǒng)計誤差,X熒光分析測量基本概念,檢出限: 當(dāng)獲得背景強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)偏差三倍以上的峰值強(qiáng)度時的元素含量，就稱為檢出限（或叫最低檢出限）。 這時候，測到的含量的置信度（可信的程度）是99.87 測定檢出限時，一般要用含量比較低的樣品來測量。 檢出限因所用試樣（基體）的不同而不同,X熒光分析測量基本概念,靈敏度: 靈敏度和檢出限有聯(lián)系，一般來講，檢出限較高，則靈敏度也較高。檢出限和靈敏度都與本底有關(guān)?？梢杂上率奖硎荆?本底低檢出限高靈敏度高 不過，反