X射線熒光分析技術作為一種快速分析手段,為我國的相關生產(chǎn)企業(yè)提供了一種可行的、低成本的、并且是及時的,檢測、篩選和控制有害元素含量的有效途徑;相對于其他分析方法(例如:發(fā)射光譜、吸收光譜、分光光度計、色譜質譜等),XRF具有無需對樣品進行特別的化學處理、快速、方便、測量成本低等明顯優(yōu)勢,特別適合用于各類相關生產(chǎn)企業(yè)作為過程控制和檢測使用。
X射線熒光光譜儀具有重現(xiàn)性好,測量速度快,靈敏度高的特點。能分析F(9)~U(92)之間所有元素。樣品可以是固體、粉末、熔融片,液體等,分析對象適用于煉鋼、有色金屬、水泥、陶瓷、石油、玻璃等行業(yè)樣品。
X射線熒光光譜儀的工作原理:
X射線是用高速電子轟擊原子的內(nèi)層電子,使之處于高激發(fā)狀態(tài),同時外層的電子躍遷到缺少電子的內(nèi)層軌道。在此過程中會伴隨著以電磁波形式釋放的能量。這種釋放能量的電磁波能量大,波長小,肉眼不可見,稱之為X射線。
X射線熒光的波長是以受激物質(待測物質)的原子序數(shù)為特征的,原子序數(shù)越大的物質波長越短。各種不同的元素都有本身的特征X射線熒光波長,這是用X射線熒光原理的X射線熒光光譜儀進行定性分析的依據(jù);而元素受激發(fā)射出來的特征X射線熒光的強度則取決于該元素的含量,這是定量分析的依據(jù)。
X射線熒光光譜儀的主要組成部分是一次X射線源和樣品室、分光晶體和平行光管、檢測器和記錄顯示儀器。一次X射線源用X光管,它產(chǎn)生的一次X射線轟擊樣品表面,使樣品激發(fā)出二次X射線。二次X射線經(jīng)平行光管變成一束平行光以后,投射到與平行光束呈夾角θ的分光晶體晶面上。射線在分光晶體面上的反射角與平行光束的夾角為2θ。分光晶體在分析過程中是回轉的,即θ是連續(xù)變化的,θ的變化會使反射光的波長隨之變化,故2θ的具體值是定性分析的依據(jù)。這種變化波長的反射線投射到與分光晶體聯(lián)動的檢測器上,檢測器便輸出一個與平面分光晶體反射線強度成比例的信號,它是定量分析的依據(jù)。記錄顯示儀表的記錄紙移動的距離與2θ有關,所以記錄下來的曲線就是熒光光譜圖,其橫坐標是波長,縱坐標是光強。分析光譜圖就可以得到定性分析和定量分析結果。
在設計上,X射線熒光光譜儀在不進入測試界面測試時,不會發(fā)出任何電離輻射(即X射線)。對于一個給定的輻射源,三個因素決定了人體所接受的輻射劑量: 1、受照射時間 受照射的時間越長,人體所接受的輻射劑量也就越大。輻射量與受照射時間成正比。 2、與輻射源的距離 離輻射源越近,所受的輻射劑量就越大。所接受的輻射劑量與輻射源的距離的平方成反比。例如,距離輻射源1英尺所接受到的輻射量是距離輻射源3英尺所接受到的輻射量的9倍。因此,當儀器快門打開時,應保證手和身體的各個部位遠離儀器的前端,以使所受的輻射量減至最小?! ?、輻射屏蔽 屏蔽指的是任何介于操作者和輻射源之間的材料。屏蔽材料越多,材質密度越大,所受到的輻射就越少。可選購測試架作為測試樣品過程中一種附加的屏蔽裝置,反向散射屏蔽附件也十分有效,對于某些應用特別適合。
X射線熒光光譜儀具有重現(xiàn)性好,測量速度快,靈敏度高的特點。能分析B(5)~U(92)之間所有元素。樣品可以是固體、粉末、熔融片,液體等,分析對象適用于煉鋼、有色金屬、水泥、陶瓷、石油、玻璃等行業(yè)樣品。無標半定量方法可以對各種形狀樣品定性分析,并能給出半定量結果,結果準確度對某些樣品可以接近定量水平,分析時間短。薄膜分析軟件FP-MULT1能作鍍層分析,薄膜分析。測量樣品的最大尺寸要求為直徑51mm,高40mm。
X射線熒光光譜儀的基本原理:
X熒光光譜儀(XRF)由激發(fā)源(X射線管)和探測系統(tǒng)構成。X射線管產(chǎn)生入射X射線(一次X射線),激發(fā)被測樣品。受激發(fā)的樣品中的每一種元素會放射出二次X射線,并且不同的元素所放射出的二次X射線具有特定的能量特性或波長特性。探測系統(tǒng)測量這些放射出來的二次X射線的能量及數(shù)量。然后,儀器軟件將探測系統(tǒng)所收集到的信息轉換成樣品中各種元素的種類及含量。
用X射線照射試樣時,試樣可以被激發(fā)出各種波長的熒光X射線,需要把混合的X射線按波長(或能量)分開,分別測量不同波長(或能量)的X射線的強度,以進行定性和定量分析,為此使用的儀器叫X射線熒光光譜儀。
X射線熒光光譜儀分為波長色散、能量色散、非色散X熒光、全反射X熒光。
波長色散X射線熒光光譜采用晶體或人工擬晶體根據(jù)Bragg定律將不同能量的譜線分開,然后進行測量。波長色散X射線熒光光譜一般采用X射線管作激發(fā)源,可分為順序式(或稱單道式或掃描式)、同時式(或稱多道式)譜儀、和順序式與同時式相結合的譜儀三種類型。順序式通過掃描方法逐個測量元素,因此測量速度通常比同時式慢,適用于科研及多用途的工作。同時式則適用于相對固定組成,對測量速度要求高和批量試樣分析, 順序式與同時式相結合的譜儀結合了兩者的優(yōu)點。