XRF基础知识

中国电子技术标准化研究所中国赛西实验室汪 牛 2011.0512中国赛西实验室第 部分 第一部分一.XRF基础知识介绍 二.EDXRF基本结构和工作原理 三.EDXRF主要的技术指标和验证 四. 运用于RoHS筛选检测的谱图分析 四.运用于RoHS筛选检测的谱图分析第二部分五.XRF分析技术的风险评估与高级应用 六.IEC62321标准解读——XRF部分（第6章） 七 EDXRF分析仪器的日常维护与保养 七.EDXRF分析仪器的日常维护与保养第三部分八.职业资格鉴定常识介绍3中国赛西实验室一. XRF基础知识介绍1 X射线的定义 1.X射线是由高能的粒子(射线)轰击原子所产生的一种波长较 短的电磁辐射 具有波粒 象性 其能量范围在 1～100KeV。

短的电磁辐射，具有波粒二象性，其能量范围在0.4中国赛西实验室2. 量子力学基础——波粒二象性X射线的波动性有：以光速直线传播、反射、折射、衍 射、偏振和相干散射； 其微粒性有：光电吸收、非相干散射及产生闪光等。

波 XRF 粒 能量色散型 能量 散 X荧光光谱仪( (EDXRF) ) 波长色散型X荧光光谱仪(WDXRF)5中国赛西实验室3. 基本公式量子理论将 量 论将X射线看成是一种量子或光子组成的粒子流， 射线看成 种量 或光 成的粒 流 每个光子具有的能量为： …… (1-1) (1 1) E=hν=h ϲ λ 式中，E为X射线光子的能量(KeV)；h为普朗克常数； 式中 为普朗克常数 ν为振 动频率；c为光速；λ为波长(nm)；代入(1-1)式可得： E= 1.24 λ1eV=1.6022 X10 J h=6.6262 X10 J·s-19 -34……(1-2)c=2.99792 X10 cm/s106中国赛西实验室受激元素辐射出的能量与该特定元素的轨道能级差直接相关， 与原子序数的二次幂成正比： 1 = ν=k(Z-σ)2 ……(1-3) λ 此即Moseley定律。

XRF测试常识a) X-射线荧光光谱：作为一种比较分析技术，在较严格的条件下用一束X射线或低能光线照射样品材料，致使样品发射特征X射线。

这些特征X射线的能量对应于各特定元素，样品中元素的浓度直接决定射线的强度。

该发射特征X射线的过程称为X射线荧光或XRF。

两个关于XR光谱仪的实际例子是波长散射型(WDXRF)荧光光谱和能量散射型(EDXRF)荧光光谱仪。

b) X-射线激发源：通常是X-射线管或放射性同位素。

c) X-射线探测器：检测X射线光子的装置，并能把它的能量按照光子的振幅比例来转化为具有电子能量的脉冲。

X-射线荧光光谱仪(XRF)：由X-射线激发源、样品测试台、X-射线检测器、数据处理器和控制系统。

XRF 所用的射线对人体有害，所以所有产生射线的设备应该按照严格的安全程序来操作，另外要做好对试验人员的健康防护。

光谱仪准备按照仪器的工作指南给仪器通电，加热设备，并按照厂家的指导说明使仪器稳定。

确保测试稳定，按厂家的指导使检测器稳定。

校准e/ja) 根据仪器用户手册的说明，按照7节中的描述去选择参比样品作为校准样品。

样品中元素的T9E5?7M(u%w C.}六西格玛品质论坛浓度必须各不相同。

如果校准覆盖了很多元素，浓度范围跨度很大，就需要很多校准样品。

校准样品的数量因以下原因减少：—用基本参数法校准(元素少于标准物)—用基本参数法校准(用一个相似元素的标准物).—用基本参数法分析加上经验来校准分析方法校准考虑到光谱的干扰、基体效应和其它效应，这些都会影响到光谱中荧光散射强度的确定。

这些影响的列表可以在这章的附件中找到。

为了保证对每个测量元素合格的分析性能，必需通过选择合适的激发参数使仪器处于最佳的测量条件。

这些条件是仪器特有的。

具有代表性地，这些信息可以分析者的指导手册中找作为一般的指导，建议方法的使用者知道相互元素光谱的干扰和样品间的基体的变化会充分影响到每个分析物结果的准确度、精密度和最小检测限。

XRF1．基本原理X 射线管产生入射X 射线（一次射线），照射到被测样品上。

样品中的每一种元素会放射出具有特定能量特征的二次X 射线（荧光X 射线）。

二次X 射线投射到分光晶体的表面，按照布拉格定律产生衍射，不同波长的荧光X 射线按波长顺序排列成光谱。

这些谱线由检测器在不同的衍射角上检测，转变为脉冲信号，经电路放大，最后由计算机处理输出。

2．XRF 样品制备 理想待测试样应满足的条件有足够的代表性（因为荧光分析样品的有效厚度一般只 有10～100µｍ；试样均匀；表面平整、光洁、无裂纹；试样在Ｘ射线照射及真空条件下应该稳定、不变型、不引起化学变化；组织结构一致!3．特点，应用范围X 射线光谱分析技术是一种化学成分分析，相对于传统的化学分析，最大的优点就是无损检测，应用领域及其广泛，如：冶金、材料、地质、环境及工业等。

它具有分析速度快、样品前处理简单、可分析元素范围广、谱线简单，光谱干扰少等优点。

X 射线荧光光谱分析不仅可以分析块状、粉末还可以分析液体样品。

4. XRF 与传统化学分析相比无损检测、重复性高、分析速度快、测试过程简单5. XRF 与ICP 仪器法相比ICP 需要融掉样品，相对于XRF 样品前处理较复杂ICP 的基体效应小，微含量元素测量占优势，而XRF 对高含量元素测量准确度更高第一章 X 射线内应力的测定1．第I 类应力（σⅠ）：在物体宏观较大体积或多晶粒范围内存在并保持平衡的应力。

此类应力释放会使物体宏观体积或形状发生变化，称之为“宏观应力”或“残余应力”。

衍射效应：能使衍射线产生位移。

第II 类内应力（σⅡ）：在一个或少数个晶粒范围内存在并保持平衡的内应力。

衍射效应：引起线形变化（峰宽化）。

第III 类应力（σⅢ）：在若干原子范围存在并保持平衡的内应力。

衍射效应：能使衍射强度减弱。

2. X 射线应力测定的基本原理通过测定弹性应变量推算应力（σ=E ε）。

通过晶面间距的变化来表征应变（σ=E ε=E △d/d0）晶面间距的变化与衍射角2θ的变化有关。

XRF基本原理原理（XRF）仪器由激发源（X射线管）和探测系统构成。

X射线管产生入射X射线（一次射线），激励被测样品。

样品中的每一种元素会放射出的二次X射线，并且不同的元素所放出的二次射线具有特定的能量特性。

探测系统测量这些放射出来的二次射线的能量及数量。

然后，仪器软件将控测系统所收集的信息转换成样品中的各种元素的种类及含量。

利用X射线荧光原理，理论上可以测量元素周期表中的每一种元素。

在实际应用中，有效的元素测量范围为11号元素（钠Na）到92号元素（铀U）。

XRF的筛选X射线荧光光谱仪是公认的RoHS筛选检测首选仪器，由于其检测速度快、分辨率高、实施无损检测，所以被广泛采用。

X线荧光光谱仪品牌繁多，以至于分不出谁好谁差了。

在《电子信息产品有毒有害物质的检测方法》IEC62321标准文本里提到：“用能量散射X射线荧光光谱法（ED－XRF）或波长散射X射线荧光光谱法（WD－XRF）对试样中目标物进行测试，可以是直接测量样品（不破坏样品），也可以是破坏样品使其达到”均匀材料”（机械破坏试样）后测试。

”能真正准确无误地将试样筛选出合格、不合格、不确定三种类型，而且能最大限度地缩小“不确定”部分就是好仪器。

在保证既定准确度的情况下尽可能快速检测。

尤其是企业选购，光谱仪是做日常RoHS监督检测用，非常看重这一点。

所以，能够准确无误地将试样筛选出合格、不合格、不确定三种类型，又能最大限度地缩小“不确定”部分，而且全部过程是在极短的时间内完成的X射线荧光光谱仪是满足使用要求的光谱仪。

性能性能无疑是评估光谱仪非常重要的指针性能优异的光谱仪做筛选检测能准确无误地排查合格和不合格，并将不确定的灰色部分压缩到最小；有的光谱仪铅砷不分、镉的特征谱线与X光管铑电极的特征谱线重迭等。

经常误判；有的光谱仪检测镉的灵敏度不够高，不能准确判定镉；大部分光谱仪的检测稳定性受到X光管老化、环境温度、电源波动等影响，使数值不准。

由于性能不足，可能发生错判、误判、无法判定等事件频发，不确定的灰色部分比例大增。

XRF重要基础知识点X射线荧光光谱分析（XRF）是一种常用的非破坏性分析技术，可用于确定样品中元素的种类和含量。

以下是XRF分析中的一些重要基础知识点：1. XRF原理：XRF基于样品受到高能X射线辐射后产生的特征X射线谱的原理。

当样品被激发后，内层电子被击出，形成空位，而这些空位会被外层电子填补，释放出特定波长的X射线能谱。

2. X射线能谱：X射线能谱是由样品中元素特定的电子能级跃迁所产生的一系列特征峰组成。

通过分析这些特征峰的能量和强度，可以确定样品中存在的元素及其相对含量。

3. 样品制备：在进行XRF分析之前，样品的制备非常重要。

通常需要将样品研磨成粉末，并注意避免样品受到空气中的污染。

对于不易粉化的样品，可以考虑进行溶解或压片等制备方法。

4. 标样与校准：为了准确测定样品中元素的含量，常常需要使用标准样品进行校准。

标准样品应具有已知元素含量，并与待测样品具有相似的基体特性。

通过进行一系列的校准曲线建立，可以实现对待测样品进行准确的定量分析。

5. 光谱仪器：XRF分析需要使用X射线光谱仪，常见的有能量色散型（EDXRF）和波长色散型（WDXRF）两种。

EDXRF便于操作且适用于快速分析，而WDXRF具有更高的分辨率和更广的元素分析范围。

6. 数据解析与结果处理：XRF分析的结果包括元素的定性与定量信息。

对于定性分析，可通过比对特征峰的能量与标准参考值来确定样品中存在的元素。

对于定量分析，采用校准曲线或基于理论原理的各类定量算法来获得元素的含量。

XRF作为一种灵敏、快速、准确的分析方法，广泛应用于材料科学、环境监测、地质学、考古学等领域。

掌握这些基础知识点能够帮助研究人员在XRF分析中获得准确可靠的结果。

X荧光（XRF)知识必备发布: 2009-6-02 08:05 | 作者: skyray998 | 来源: 6sigma品质网1、EDX设备工作原理是什么？答：原理：通过高压产生电子流打入到X光管中靶材产生初级X光，初级X光经过过滤和聚集射入到被测样品产生次级X射线，也就是我们通常所说的X荧光，X荧光被探测器探测到后经放大，数模转换输入到计算机。

计算机计算出我们需要的结果。

2、什么是我们作为元素分析的基础？答：特征X射线，其由被测量物质的基本组成元素决定，元素不同，其特征X射线能量不同3．为什么XRF RoHS测金属的结果与有些权威机构有差异？答：（1）光谱分析为表面物理分析，比如化学溶样分析方法，两种测量方法之间的差别。

（2）金属标样自身的误差。

（3）金属样品表面有镀层4、为什么不能测量出六价铬、PBB和PBDE的含量？答：因为X荧光原理决定的，X荧光光谱仪只能测量物质中的元素的总含量，而对其的化合状态无法判别，所以，六价铬、PBB和PBDE的含量无法检测。

5、为什么不能测量出六价铬、PBB和PBDE的含量？答：因为X荧光原理决定的，X荧光光谱仪只能测量物质中的元素的总含量，而对其的化合状态无法判别，所以，六价铬、PBB和PBDE的含量无法检测。

skyray998 (2009-6-02 08:07:32)XRF优点：快速：一般测量一个样品只需要1～3分钟无损：物理测量，不改变样品性质准确：对样品可以精确分析直观：直观的分析谱图，元素分布一幕了然XRF测ROHS上的缺点：1、X荧光分析属于对比分析仪器，需要标样做对比分析2、只可以测试样品的元素，对化合物价态无法区分。

如：只能测试总溴和总铬的含量3、它是表面分析设备skyray998 (2009-6-02 08:14:27)供X射线荧光分析用的各元素的特征X射线能量表能被测量的K、L线能量原子序号符号元素KαKβLαLβLγLl12 Mg 镁 1.25 1.3013 Al 铝 1.49 1.5514 Si 硅 1.74 1.83815 P磷 2.02 2.1416 S 硫 2.31 2.46817 Cl 氯 2.62 2.8218 Ar 氩 2.96 3.1919 K 钾 3.31 3.5920 Ca 钙 3.69 4.0121 Se 钪 4.09 4.4622 Ti 钛 4.51 4.9323 V 钒 4.95 5.4324 Cr 铬 5.41 5.9525 Mn 锰 5.895 6.4926 Fe 铁 6.40 7.0627 Co 钴 6.925 7.6528 Ni 镍7.47 8.26529 Cu 铜8.04 8.90730 Zn 锌8.63 9.57231 Ga 镓9.24 10.26332 Ge 锗9.876 10.98433 As 砷10.532 11.72934 Se 硒11.21 12.501 1.38 1.4235 Br 溴11.91 13.296 1.48 1.5336 Kr 氪12.63 14.12 1.59 1.6437 Rb 铷13.375 14.971 1.69 1.7538 Sr 锶14.142 15.849 1.81 1.8739 Y钇14.933 16.754 1.92 2.0040 Zr 锆15.746 17.687 2.04 2.124 2.30 1.79241 Nb 铌16.6584 18.647 2.17 2.257 2.46 1.90242 Mo 钼17.443 19.633 2.29 2.395 2.62 2.01543 Tc 锝18.327 20.647 2.42 2.538 2.79 2.12244 Ru 钌19.235 21.687 2.56 2.683 2.96 2.25245 Rh 铑20.167 22.759 2.70 2.834 3.14 2.37646 Pd 钯21.123 23.859 2.84 2.99 3.33 2.50347 Ag 银22.10 24.987 2.98 3.151 3.52 2.63348 Cd 镉23.109 26.143 3.13 3.316 3.72 2.76749 Tn 铟24.139 27.382 3.29 3.487 3.92 2.90450 Sn 锡25.193 28.601 3.44 3.662 4.13 3.04451 Sb 锑26.274 29.851 3.605 3.843 4.35 3.18852 Te 蹄27.38 31.128 3.77 4.029 4.57 3.33553 I 碘28.512 32.437 3.94 4.22 4.80 3.48454 Xe 氙29.669 33.777 4.11 4.422 5.04 3.63655 Cs 铯30.854 35.149 4.286 4.62 5.28 3.79456 Ba 钡32.065 36.553 4.47 4.828 5.53 3.95357 La 镧33.30 37.986 4.65 5.043 5.79 4.12458 Ce 铈34.569 39.453 4.84 5.262 6.05 4.28759 Pr 镤35.864 40.953 5.034 5.489 6.32 4.45260 Nd 钕37.185 42.484 5.23 5.722 6.60 4.63261 Pm 钜38.535 44.049 5.431 5.956 6.89 4.81662 Sm 钐39.914 45.649 5.636 6.206 7.18 4.99463 Eu 铕41.323 47.283 5.846 6.456 7.48 5.17664 Gd 钆42.761 48.949 6.059 6.714 7.79 5.36165 Tb 铽 6.275 6.979 8.10 5.54666 Dy 镝 6.495 7.249 8.42 5.74267 Ho 钬 6.72 7.528 8.75 5.94268 Er 铒 6.948 7.81 9.09 6.15269 Tm 铥7.18 8.103 9.42 6.34170 Yb 镱7.41 8.401 9.78 6.54471 Lu 镏7.65 8.708 10.1 6.75272 Hf 铪7.898 9.021 10.5 6.95873 Ta 钽8.145 9.341 10.9 7.17274 W 钨8.396 9.67 11.3 7.38675 Re 铼8.651 10.008 11.7 7.60276 Os 锇8.91 10.354 12.1 7.82177 Ir 铱9.17 10.706 12.5 8.04078 Pt 铂9.441 11.069 12.9 8.26779 Au 金9.711 11.439 13.4 8.49380 Hg 汞9.987 11.823 13.8 8.72081 Tl 铊10.266 12.21 14.3 8.95282 Pb 铅10.549 12.61 14.8 9.18383 Bi 铋10.84 13.021 15.2 9.41984 Po 钋11.13 13.441 15.7 9.66285 At 砹11.42 13.87 16.286 Rn 氡11.72 14.316 16.887 Fr 钫12.03 14.77 17.388 Ra 镭12.34 15.233 17.8 10.62089 Ac 锕12.65 15.712 18.490 Th 钍12.97 16.20 19.0 11.11791 Pa 镤13.29 16.70 19.6 11.36492 U 铀13.61 17.218 20.2 11.616skyray998 (2009-6-02 08:16:49)XRF光谱分析的干扰标准指导某些元素间可能有全部或者部分谱线重叠。

合金培训资料1.X射线荧光分析简介--------基本理论众所周知，X射线在医疗诊断领域得到了广泛应用，其实，它同时也奠定了诸多功能强大的分析测试技术的基础，包括X射线荧光光谱分析技术。

X射线荧光光谱分析技术可用于确认物质里的特定元素，同时将其量化。

它可以根据X射线的发射波长（λ）及能量（E）确定具体元素，而通过测量相应射线的密度来确定此元素的量。

如此一来，X射线荧光度普术就能测定物质的元素构成。

每一个原子都有自己固定数量的电子（负电微粒）运行在核子周围的轨道上。

而且其电子的数量等同于核子中的质子（正电微粒）数量。

从元素周期表中的原子数我们则可以得知质子的数目。

每一个原子数都对应固定的元素名称，例如铁，元素名是Fe，原子数是26。

能量色散X荧光与波长色散X荧光光谱分析技术特别研究与应用了最里层三个电子轨道即K，L，M上的活动情况，其中K轨道最为接近核子，每个电子轨道则对应某元素一个个特定的能量层（如图）。

在X射线荧光分析法中，从X光发射管里放射出来的高能初级射线光子会撞击样本元素。

这些初级光子含有足够的能量可以将最里层即K层或L层的电子撞击脱轨。

这时，原子变成了不稳定的离子。

由于电子本能会寻求稳定，外层L层或M层的电子会进入弥补内层的空间。

在这些电子从外层进入内层的过程中，它们会释放出能量，我们称之为二次X射线光子。

而整个过程则称为荧光辐射。

每种元素的二次射线都各有特征。

而X射线光子荧光辐射产生的能量是由电子转换过程中内层和外层之间的能量差决定的。

这个关系用公式表示为：E=hc/λ其中h是普朗克常数，c代表光速，而λ是具体光子的波长。

波长和能量成反比，因元素不同而不同。

例如，铁原子Fe的Kα能量大约是6.4千电子伏。

特定元素在一定时间内所放射出来的X射线的数量或者密度，能够用来衡量这种元素的数量。

典型的X射线荧光能量分布光谱显示了不同能量时光子密度的分布情况。

2.X射线荧光分析简介--------历史X射线是威廉.伦琴在1895年发现的。