射线荧光光谱分析.ppt

1.能量色散型X射线荧光光谱

能量色散是根据特征X射线光子的能量来鉴别元素的。
激发源有：电子的和质子的
X射线的和放射性源
X射线源有用X光管和
同步辐射加速器。
2024/11/28能量色散是X光管发出的X射线，经过光学系统聚焦，以一定的掠射角、固定的光斑照射在样品上，样品受激产生的X射线荧光，经狹缝被Si(Li)探测器检测，通过前置放大器、放大线路将信号放大，再经过多道分析器色散，输入计算机获得样品的X射线荧光光谱；然后由定量分析程序计算出样品中各元素的含量。
2.波长色散型X射线荧光光谱仪
其分析原理是根据当样品中元素的原子受到高能X射线照射时,发射出具有特征的X射线谱的波长和强度来分别鉴定元素种类及测定其含量，而与激发X射线的能量无关。
按二次X射线分光方法和光路道数分为：

2024/11/28波长色散型的仪器有两类：
ⅰ.为平行束法单道扫描型X射线荧光光谱仪
ⅱ.为聚焦型多道X射线荧光光谱仪。
1）平行束法：样品中发射出来的X射线通过狭缝成平行光束，经过平面分光晶体分离光谱。分光晶体和探测器在测角器上分别以θ和2θ的转速转动。这样每一条特征X射线的衍射角就被测出。
图6—6给出了平行束法分光系统图。

图6—6平行束法分光系统
2）聚焦法：在聚焦法中，从窄的第一狭缝出来的X射线，通过弯曲晶体分离光谱，被分离的X射线经过第二狭缝进入探测器。第一狭缝、分光晶体和第二狭缝（必须满足罗兰聚焦条件和布拉格衍射条件）安装在同一个罗兰聚焦园上。这样可获得最大强度的X射线，并且分辨率高。图6一7给出了聚焦法分光系统图。
图6—7聚焦法分光系统3)单道型：单道型X射线荧光光谱仪一般有二个探测器。分别用来测量重元素和轻元素；有4到10块分光晶体，根据被测元素选择其中一块晶体；只有一个测角器和一个计算记录器，每次只能测一个元素。因此，这种仪器适用于测量频率低、样品量少、测量元素多的情况，常用作检验分析、验收分析和研究分析。
图6—8是一个平行束法单道扫描型X射线荧光光谱仪的示意图。
图6—8平行束法单道扫描型X射线荧光光谱仪示意图4)多道型：多道型X射线荧光光谱仪基本上是相当于许多单道型的光谱仪构成的，每个通道都有自己的狭缝、晶体、探测器、计数记录器。每个通道固定测量一个指定的元素，一般在制造时，按指定的分析元素，选用最佳部件，并固定在相应分析元素的2θ角度上，不必再加调整。另外还有l～2个扫描道，用作定性扫描分析和测量固定道不能测量的其它分析元素。这样就不必改动固定道了。如果固定道的分析元素要改变，狭缝、晶体和探测器可以重新调整。这种仪器适用于测量频率高、样品量多和要求分析时间短的情况，通常用作固定分析元素的样品分析，在生产上使用较多。
图6—9是一个聚焦法多道型X射线荧光光谱的示意图。图6—9聚焦法多道型X射线荧光光谱仪示意图6.2.2波长色散型X-射线荧光光谱仪的构造

通常的波长色散型X射线荧光光谱仪是由三大部分组成：
①X射线发生器，
②分光系统
③测量记录系统。
但每一部分都另有一些部件构成（见表6-4）。正确选择测量条件可以得到精确而可靠的分析结果。下面介绍一下仪器的一些重要部件。
1)X光管：X光管是一种应用最广泛的X射线源。X射线荧光光谱仪上使用的是封闭式的X光管，它具有如下特点：
A、输出功率高，通过提高功率、减少靶到窗口距离、使用薄的铍窗来实现，通常XRF分析范围在0.7～40Kev，电压就是1～50KV；
B、输出强度恒定，长期漂移保持在0.2％～0.05％
C、操作温度低；
D、靶材有较高的纯度，靶材的原子序数越低，以特征谱线激发为主；
E、使用寿命长。封闭式的X光管有负高压工作的侧窗型和正高压工作的端窗型两种管。
（1）侧窗型X射线管。它的窗口位于管头的侧面，结构比较简单，采用负高压工作，阳极与地同电位。它只需用一般自来水或空气直接冷却阳极靶就可以了。因此使用比较方便，安全可靠且价格低。缺点是管子的窗口由于吸收反向散射电子，所以铍窗厚度较大，通常达300μm，对测定轻元素不利。
（2）端窗型X射线管。它的窗口位于管头的顶部，是应用比较广泛的一种。因为它可以有效地利用空间位置。能安装多达30个波道的光路。为了兼顾长短波长的激发效率，通常选用铑靶。由于窗口不吸收反向散射电子，铍窗厚度可薄到125μm，这就大大提高了对长波辐射的透射率，非常有利于对轻元素的激发。这种管子由于采用正高压工作，阳极必须与地隔离。直接冷却阳极靶的水路必须采用去离子水（5～10×105μs/cm）循环冷却，因此，这类管子结构比较复杂，价格亦比较贵。2024/11/282024/11/28X光管发射出来的连续谱和靶材的特征谱都可用来激发二次X射线，在这些光谱中仅波长比样品中被测元素某谱系吸收边波长短的X射线才能激发该谱系的特