X射線熒光分析(共3頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上X射線熒光光譜分析的基本原理當(dāng)能量高于原子內(nèi)層電子結(jié)合能的高能X射線與原子發(fā)生碰撞時，驅(qū)逐一個內(nèi)層電子而出現(xiàn)一個空穴，使整個原子體系處于不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)原子壽命約為10-12-10-14s，然后自發(fā)地由能量高的狀態(tài)躍遷到能量低的狀態(tài)。這個過程稱為馳豫過程。馳豫過程既可以是非輻射躍遷，也可以是輻射躍遷。當(dāng)較外層的電子躍遷到空穴時，所釋放的能量隨即在原子內(nèi)部被吸收而逐出較外層的另一個次級光電子，此稱為俄歇效應(yīng)，亦稱次級光電效應(yīng)或無輻射效應(yīng)，所逐出的次級光電子稱為俄歇電子。它的能量是特征的，與入射輻射的能量無關(guān)。當(dāng)較外層的電子躍入內(nèi)層空穴所釋放的能量不在原子內(nèi)被吸收，

2、而是以輻射形式放出，便產(chǎn)生X射線熒光，其能量等于兩能級之間的能量差。因此，X射線熒光的能量或波長是特征性的，與元素有一一對應(yīng)的關(guān)系。圖10.1給出了X射線熒光和俄歇電子產(chǎn)生過程示意圖。 K層電子被逐出后,其空穴可以被外層中任一電子所填充，從而可產(chǎn)生一系列的譜線，稱為K系譜線：由L層躍遷到K層輻射的X射線叫K射線,由M層躍遷到K層輻射的X射線叫K射線。同樣,L層電子被逐出可以產(chǎn)生L系輻射(見圖10.2)。如果入射的X射線使某元素的K層電子激發(fā)成光電子后L層電子躍遷到K層，此時就有能量E釋放出來，且E=EK-EL，這個能量是以X射線形式釋放，產(chǎn)生的就是K射線，同樣還可以產(chǎn)生K射線，L系射線等。莫斯

3、萊(H.G.Moseley) 發(fā)現(xiàn)，熒光X射線的波長與元素的原子序數(shù)Z有關(guān)，其數(shù)學(xué)關(guān)系如下：=K(Z-s)-2這就是莫斯萊定律，式中K和S是常數(shù)，因此,只要測出熒光X射線的波長,就可以知道元素的種類,這就是熒光X射線定性分析的基礎(chǔ)。此外,熒光X射線的強度與相應(yīng)元素的含量有一定的關(guān)系，據(jù)此，可以進(jìn)行元素定量分析。定性分析不同元素的熒光X射線具有各自的特定波長，因此根據(jù)熒光X射線的波長可以確定元素的組成。如果是波長色散型光譜儀，對于一定晶面間距的晶體，由檢測器轉(zhuǎn)動的2角可以求出X射線的波長，從而確定元素成分。事實上，在定性分析時，可以靠計算機自動識別譜線，給出定性結(jié)果。但是如果元素含量過低或存在元

4、素間的譜線干擾時，仍需人工鑒別。首先識別出X射線管靶材的特征X射線和強峰的伴隨線，然后根據(jù)2角標(biāo)注剩斜譜線。在分析未知譜線時，要同時考慮到樣品的來源，性質(zhì)等因素，以便綜合判斷。定量分析X射線熒光光譜法進(jìn)行定量分析的依據(jù)是元素的熒光X射線強度I1與試樣中該元素的含量Wi成正比：Ii=IsWi （10.2）式中，Is為Wi=100%時，該元素的熒光X射線的強度。根據(jù)式(10.2)，可以采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法，增量法，內(nèi)標(biāo)法等進(jìn)行定量分析。但是這些方法都要使標(biāo)準(zhǔn)樣品的組成與試樣的組成盡可能相同或相似，否則試樣的基體效應(yīng)或共存元素的影響，會給測定結(jié)果造成很大的偏差。所謂基體效應(yīng)是指樣品的基本化學(xué)組成和物理化學(xué)

5、狀態(tài)的變化對X射線熒光強度所造成的影響?；瘜W(xué)組成的變化，會影響樣品對一次X射線和X射線熒光的吸收，也會改變熒光增強效應(yīng)。例如，在測定不銹鋼中Fe和Ni等元素時，由于一次X射線的激發(fā)會產(chǎn)生NiK熒光X射線，NiK在樣品中可能被Fe吸收，使Fe激發(fā)產(chǎn)生FeK，測定Ni時，因為Fe的吸收效應(yīng)使結(jié)果偏低，測定Fe時，由于熒光增強效應(yīng)使結(jié)果偏高。但是，配置相同的基體又幾乎是不可能的。為克服這個問題，目前X射熒光光譜定量方法一般采用基本參數(shù)法。該辦法是在考慮各元素之間的吸收和增強效應(yīng)的基礎(chǔ)上，用標(biāo)樣或純物質(zhì)計算出元素?zé)晒釾射線理論強度，并測其熒光X射線的強度。將實測強度與理論強度比較，求出該元素的靈敏度系

6、數(shù)，測未知樣品時，先測定試樣的熒光X射線強度，根據(jù)實測強度和靈敏度系數(shù)設(shè)定初始濃度值，再由該濃度值計算理論強度。將測定強度與理論強度比較，使兩者達(dá)到某一預(yù)定精度，否則要再次修正，該法要測定和計算試樣中所有的元素，并且要考慮這些元素間相互干擾效應(yīng)，計算十分復(fù)雜。因此，必須依靠計算機進(jìn)行計算。該方法可以認(rèn)為是無標(biāo)樣定量分析。當(dāng)欲測樣品含量大于1%時，其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差可小于。X射線熒光光譜法有如下特點：分析的元素范圍廣，從4Be到92U均可測定；熒光X射線譜線簡單，相互干擾少，樣品不必分離，分析方法比較簡便；分析濃度范圍較寬,從常量到微量都可分析。重元素的檢測限可達(dá)ppm量級，輕元素稍差。X射線熒光樣品制備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圓柱樣品，有一端的便面要磨平拋光。使用前，不要用手摸光的面，一面表面玷污了油污，影響測量精度。如沾上油污，用毛絨干布擦拭干凈。2 粉末樣品：粉末樣品是大量的，包括礦石，精礦石，粉塵，爐渣，水泥等。一般情況下，直接把粉末樣品放在杯中即可進(jìn)