X射線熒光光譜的樣品制備與分析

1、X 射線熒光光譜的樣品制備與分析陳老師（杭州哲博化工科技有限公司哲博檢測中心，浙江大學(xué)國家大學(xué)科技園，杭州西溪路 525 號，310013,Email:;zhebocs163.cojtiX 射線是一種電磁輻射，其波長介于紫外線和T射線之間。它的波長沒有一個嚴(yán)格的界限，一般來說是指波長為 0.001-50nm 的電磁輻射。對分析化學(xué)家來說，最感興趣的波段是 0.01-24nm,0.01nm 左右是超鈾元素的 K 系譜線，24nm 則是最輕元素 Li 的 K系譜線。 1923 年 G.VonHevesy 提出了應(yīng)用 X 射線熒光光譜進(jìn)行定量分析， 但由于受到當(dāng)時探測技術(shù)水平的限制，該法并未得到實際

2、應(yīng)用，直到 20 世紀(jì) 40 年代后期，隨著 X射線管和分光技術(shù)的改進(jìn)，X 熒光分析才開始進(jìn)入蓬勃發(fā)展的時期，成為一種極為重要的分析手段。X 射線熒光光譜法有如下特點：1 .分析的元素范圍廣，從 4Be 到 92U 均可測定；2 .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；3 .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；4 .分析樣品不被破壞，分析快速，準(zhǔn)確，便于自動化。下面就 X 熒光光譜的方法分別闡述：一、樣品制備進(jìn)彳 TX 射線熒光光譜分析的樣品，可以是固態(tài)，也可以是水溶液。無論什么樣品，樣品制備的情況對測定誤差影響很

3、大。對金屬樣品要注意成份偏析產(chǎn)生的誤差；化學(xué)組成相同， 熱處理過程不同的樣品， 得到的計數(shù)率也不同； 成分不均勻的金屬試樣要重熔，快速冷卻后車成圓片；對表面不平的樣品要打磨拋光；對于粉末樣品，要研磨至 300目-400 目，然后壓成圓片，也可以放入樣品槽中測定。對于固體樣品如果不能得到均勻平整的表面，則可以把試樣用酸溶解，再沉淀成鹽類進(jìn)行測定。對于液態(tài)樣品可以滴在濾紙上，用紅外燈蒸干水份后測定，也可以密封在樣品槽中。總之，所測樣品不能含有水、油和揮發(fā)性成分，更不能含有腐蝕性溶劑。二、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

4、散型光譜儀，對于一定晶面間距的晶體，由檢測器轉(zhuǎn)動的28 角可以求出 X 射線的波長入，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) 29 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。三、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(

5、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)狀態(tài)的變化對 X 射線熒光強度所造成的影響。化學(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 NiKa 熒光 X 射線，NiKa 在樣品中可能被 Fe 吸收，使 Fe 激發(fā)產(chǎn)生FeKa,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?X 射線理論強度，并測具熒光 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