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能量色散X射线荧光光谱分析技术研究

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能量色散X射线荧光光谱分析技术研究

能量色散X射线荧光光谱分析技术研究

引言

能量色散X射线荧光光谱分析技术（Energy Dispersive

X-ray Fluorescence Spectroscopy，简称EDXRF）是一种广泛应用于材料研究、环境监测、生物医药、考古文物等领域的非破坏性分析技术。它通过激发样品中的X射线荧光，并测量荧光信号的能量和强度，来分析样品的成分和含量。本文将介绍EDXRF技术的原理及其在不同领域中的应用。

一、EDXRF技术原理

EDXRF技术基于X射线的特性，利用入射X射线和样品相互作用而产生的荧光辐射进行分析。当入射X射线撞击样品时，样品中的原子核和电子会吸收部分能量，然后再以特定能量的荧光辐射的形式返回。这种荧光辐射的能量与样品中元素的种类和含量有关，因此可以通过测量荧光辐射的能谱来确定样品的成分和含量。

EDXRF技术所用的荧光辐射主要有X射线荧光和Auger电子荧光两种。X射线荧光是指样品吸收入射X射线后再释放出的X射线。每种元素都有特定的X射线荧光能谱，这使得EDXRF技术成为一种可靠的定性和定量分析方法。Auger电子荧光是指样品在受激后，电子从内层跃迁到空位层，释放出的特殊能量的电子。

二、EDXRF技术的应用领域

1. 材料研究

EDXRF技术在材料研究中广泛应用于分析材料的组成和纯度。例如，通过测量金属样品中特定元素的含量，可以判断该金属的纯度和质量。此外，EDXRF技术还可以用于分析复合材料、电子元器件和塑料等各种材料的成分，以及检测其中的杂质和掺杂物。

2. 环境监测

EDXRF技术在环境监测中被广泛应用于水质、土壤和大气污染的分析。通过测量水样或土壤样品中元素的含量，可以评估水质和土壤质量，并判断是否受到污染的影响。此外，EDXRF技术还可以用于监测大气中颗粒物的成分，以及评估空气质量。

3. 生物医药

EDXRF技术在生物医药中的应用主要集中在药物分析和人体成分分析方面。药物分析方面，EDXRF技术可以用于分析药物中的微量元素，以确保药物的质量和安全性。人体成分分析方面，EDXRF技术可以用于测量人体组织中的矿物元素的含量，例如骨骼中的钙和磷含量，以及血液中重金属和微量元素的含量，从而帮助医学研究和临床诊断。

4. 考古文物

EDXRF技术在考古文物领域中被广泛应用于文物的分析和保护。通过测量文物中的金属元素的含量和分布，可以确定文物的年代、制作工艺和破坏程度，从而对文物进行修复和保护。

结论

能量色散X射线荧光光谱分析技术是一种重要的非破坏性分析技术，具有广泛的应用前景。它通过测量样品中荧光辐射的能谱，可以实现样品成分和含量的定性和定量分析。EDXRF技术已经在材料研究、环境监测、生物医药和考古文物等多个领域取得了重要的成果，并为相关研究和应用提供了可靠的数据支持。随着技术的不断进步和发展，EDXRF技术将在更多领域中发挥重要作用，为科学研究和工业应用提供更精确和可靠的分析手段

总之，能量色散X射线荧光光谱分析技术（EDXRF）是一项非常有价值的分析技术，具有广泛的应用前景。它可以在不破坏样品的情况下，通过测量样品中荧光辐射的能谱，实现样品成分和含量的定性和定量分析。EDXRF技术已经在材料研究、环境监测、生物医药和考古文物等多个领域取得了重要的成果，为相关研究和应用提供了可靠的数据支持。随着技术的不断进步和发展，EDXRF技术将在更多领域中发挥重要作用，为科学研究和工业应用提供更精确和可靠的分析手段。通过应用该技术，我们能够更好地了解和掌握材料的性质和组成，保护环境，提高药物质量和安全性，并保护和修复文物。因此，EDXRF技术的发展对于推动科学研究和工业应用具有重要意义

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关于能量色散X荧光光谱分析仪器-叠加峰

关于能量色散X荧光光谱分析仪器-叠加峰

关于能量色散X荧光光谱分析仪器

―――峰谱堆积现象的判断

关于能量色散的仪器的峰谱堆积现象是所有能量色散仪器存在的。其表现在峰谱的叠加，和双倍峰的现象。如：测试铁样品时，会在铁的能量的双倍位置会有一个叠加峰；即：在12.8eV的位置刚好有一个堆积峰谱，这个位置刚好将铅的Lβ峰重叠，这样对的含量的铅的测量影响很大；同时在双倍峰和铁峰之间的背景会加大，这一位置附近元素的检出限会大大下降。所以，在金属中测试RoHS指标时，Pb所受的影响是最大的。

判断是否是双倍峰影响的方法：

1、 常用金属的光谱α线和β线是同时存在的，如果只有两条线中只有一条存在，那么很有可能是收到双倍峰的干扰，或者是其它元素的重叠。①、看此峰谱位置的一般的位置上，是否有含量很高的元素，如果有，那么一般就是双倍峰的干扰。②、如果没有，那么一般是其它元素的K或L线光谱的干扰。

2、 如果有两个含量很高的元素，会形成三种叠加峰，一种是各自自身的双倍叠加，形成两个双倍峰；第三个峰是有两个主元素相互叠加而成的。例如：不锈钢材料中，Cr形成的双倍峰是10.8eV,其刚好在Pb的Lα峰旁边；Fe形成的双倍峰是12.8eV，其刚好在Pb的Lβ的位置附近。这样铅的两个峰谱都受到干扰，所以的含量的Pb已经无法测准确。在两个干扰峰之间还有一个峰谱，能量是11.8eV，其刚好在Br的旁边。这几个峰可以在实际测试中看到它的存在。

如下图：（不锈钢样品）

3、 峰谱叠加会随着计数率的升高而加大，降低样品的激发效率可以减少双倍峰的影响，但不能消除它。同时双倍峰的形状与正常的峰谱不同，其也是判断是否为有效光谱的一个因数。

以上，是干扰的大致原理和判断方法，在实际应用中要灵活掌握，一定可以判断其干扰的来源。

天瑞仪器有限公司

能量色散型X射线荧光分析仪(元素光谱分析仪)设备操作说明书

能量色散型X射线荧光分析仪(元素光谱分析仪)设备操作说明书

設備操作說明書

第

1頁，共9頁

設備名稱 能量色散型X射线荧光分析仪 設備功能 金屬/塑料元素分析 文件編號

設備型號 EDX-720 廠 商 版 本 A2

一﹑功能鍵說明

主機﹕用于放置待測物 計算機﹕用于控制周邊設備。 打印機﹕用于列印相關數據

二﹑操作說明

1. 機器連接﹕

將主機電源線插入穩壓器110V輸出端﹔將穩壓器輸出線插入UPS輸入端充電﹔將計算機電源線插入UPS輸出端﹔將打印機電源線插入主機輸出110V端﹔列印機﹑主機﹑鍵盤﹑鼠標與主機相連既可。

核准 審核 製作 日期 UPS﹕斷電后提供穩定的電源給計算機﹐避免計算機資料丟失。

穩壓器﹕用于提供110V電源給主機并提供給UPS充電。 設備操作說明書 第 2頁，共9頁

設備名稱 能量色散型X射线荧光分析仪 設備功能 金屬/塑料元素分析 文件編號

設備型號 EDX-720 廠 商 版 本 A2

2.開機﹕

2.1確認連線無誤后﹐將穩壓器電源開關撥向 “ON”狀況﹐且穩壓器指針指在110V時﹐既可按下圖步驟開啟設備。

2.3.按下計算機桌面上的“EDX Sofrware”圖標﹐計算機即出現下圖對話框。

2.4.按下上圖中的“維護”圖標﹐計算機彈出如下畫面。點擊下圖“儀器初始化”圖標﹐可以聽到快門和瀘光片動作聲音。校正正常“儀器狀態欄”均顯示OK﹐表示校正成功。

核准 審核 製作 日期 設備操作說明書 第 3頁，共9頁

設備名稱 能量色散型X射线荧光分析仪 設備功能 金屬/塑料元素分析 文件編號

設備型號 EDX-720 廠 商 版 本 A2

2.5.按下上圖中的“儀器設置”圖標﹐計算機顯示儀器設置對話框如下畫面﹕按下下圖儀器設置對話框中的“執行啟動”圖標。即對X光管進行預熱﹐此時需等待30分鐘。以確保儀器工作于穩定狀態﹐否則測量值誤差大。

EDX检测——精选推荐

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EDX(Energy dispersive X-ray spectrometer (EDS, EDX or EDXRF)能量色散X射线荧光光谱分析

仪)

工作原理：X射线能量色散仪的基本原理是以高能X射线（一次X射线）轰击样品，将待测

元素原子内 壳层的电子逐出，使原子处于受激状态，10-12～10-15秒后，原子内的原子重新

配位，内层电子的空位由较外层的电子补充，同时放射出特征X射线（二次X射线）。特征

X射线波长和原子序数有一定关系，测定这些特征谱线的波长或能量可作定性分析；测量谱线的强度，可求得该元素的含量。

优缺点

优点：

A.能快速地提供样品包含的各种元素的定性分析及质量百分比浓度；

B.样品制作简单，对固体可直接分析，且不损样品。 缺点：A.只能做元素定性和半定量分析，不能分析元素以何种形式存在；

B.对于有害的非金属物质不能作为裁决性分析；

C.不能分析原子序数小于5的元素；

D.对标准样很严格；

E. XRF使用射线，对人体有害。因此所有产生射线的仪器必须根据制造厂商提供的安全指导以及当地的法规来操作。

基本功能和仪器用途：该仪器对分析样品要求低，固体块状，粉状，金属等都可直接分析，

能量色散X射线荧光光谱分析仪测定环境空气中无机元素

能量色散X射线荧光光谱分析仪测定环境空气中无机元素

收稿日期：２０２０－０７－１５作者简介：梅红兵（１９９１－），男，汉族，主要从事大气颗粒物污染特征、大气环境监测方面工作。通信作者：闫琨。能量色散Ｘ射线荧光光谱分析仪

测定环境空气中无机元素

梅红兵，黄　田，彭剑平，闫　琨，刘　鹏，王剑敏

（云南省生态环境监测中心，云南昆明６５００３４）

摘　要：Ｅｐｓｉｌｏｎ３型能量色散Ｘ射线荧光光谱仪对空气滤膜样品在氦气介质下进行直接测量，能快速

可靠地对环境空气中的多种无机元素进行定量测定。用建立的方法测定了大气颗粒物标准膜样品，测定出

的元素结果与标准值的相对标准偏差最大为６１％。用建立的方法测定了４个实际膜样品中的Ｎａ、Ｍｇ、

Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｋ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｂａ、Ｐｂ等２４种无机元素，并和等离子体质谱仪

（ＩＣＰ－ＭＳ）的结果比较，结果显示本方法可靠，能够满足目前的监测需求和广泛使用。

关键词：空气滤膜；能量色散Ｘ射线荧光光谱（ＥＤ－ＸＲＦ）；无机元素

中图分类号：Ｘ８２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７３－９６５５（２０２１）０３－００８８－０４

０　引言

环境空气中的一些污染分子不仅威胁人类的生

存环境，而且影响地球上的生态平衡，因此，对它

们进行实时监测和综合治理非常重要。当前对环境

空气中多元素的检测多采用电感耦合等离子体质谱

仪（ＩＣＰ－ＭＳ）、等离子体光谱（ＩＣＰ－ＯＥＳ），但

质谱仪设备庞大、操作复杂且容易受多元素测量干

扰，不利于现场多元素检测。

实验设计在前人研究基础上从现场检测工作要

求快速、便捷等方面考虑，寻求一种适应野外检测

的检测仪器方法，以便能在检测环境条件复杂和实

验条件简陋的情况下快速、准确便捷地测定环境空

气中的多种元素。

能量色散Ｘ射线荧光光谱法ＥＤ－ＸＲＦ属于

ＸＲＦ分析，该仪器运行稳定、操作简便，对整个

元素周期表中元素均具备卓越的分析性能，具有样

品处理相对简单灵活（可实现无损分析），分析速

度快，自动化程度较高的优点，适用于石化产品、