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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。
无线电波微波红外线可见光伽马射线紫外线X射线Detector X-Source% T R A N S M I T T E DX-Ray TubeComparison of optimized direct-filtered excitation with secondarytarget excitation for minor elements in Ni-200TubeIntroduction to XRFFocusing OpticsBecause simple collimation blocks unwanted x-rays it is a highly inefficient method. Focusing optics like polycapillary devices and other Kumakhov lens devices were developed so that the beam could be redirected and focused on a small spot. Less than 75 um spot sizes are regularly achieved.Bragg reflection inside a CapillarySourceDetectorIntroduction to XRFDetectors• Si(Li) • PIN Diode • Silicon Drift Detectors • Proportional Counters • Scintillation DetectorsIntroduction to XRFDetector PrinciplesA detector is composed of a non-conducting or semi-conducting material between two charged electrodes. X-ray radiation ionizes the detector material causing it to become conductive, momentarily. The newly freed electrons are accelerated toward the detector anode to produce an output pulse. In ionized semiconductor produces electron-hole pairs, the number of pairs produced is proportional to the X-ray photon energyn = E ew h e re :n E e= n u m b e r o f e le c tro n -h o le p a irs p ro d u c e d = X -ra y p h o to n e n e rg y = 3 .8 e v fo r S i a t L N 2 te m p e r a tu re sIntroduction to XRFSi(Li) DetectorWindow FETSuper-Cooled CryostatSi(Li) crystalPre-AmplifierDewar filled with LN2Cooling: LN2 or Peltier Window: Beryllium or Polymer Counts Rates: 3,000 – 50,000 cps Resolution: 120-170 eV at Mn K-alphaIntroduction to XRFSi(Li) Cross SectionIntroduction to XRFPIN Diode DetectorCooling: Thermoelectrically cooled (Peltier) Window: Beryllium Count Rates: 3,000 – 20,000 cps Resolution: 170-240 eV at Mn k-alphaIntroduction to XRFSilicon Drift Detector- SDDPackaging: Similar to PIN Detector Cooling: Peltier Count Rates; 10,000 – 300,000 cps Resolution: 140-180 eV at Mn K-alphaIntroduction to XRFProportional CounterWindowAnode FilamentFill Gases: Neon, Argon, Xenon, Krypton Pressure: 0.5- 2 ATM Windows: Be or Polymer Sealed or Gas Flow Versions Count Rates EDX: 10,000-40,000 cps WDX: 1,000,000+ Resolution: 500-1000+ eVIntroduction to XRFScintillation DetectorPMT (Photo-multiplier tube) Sodium Iodide Disk ElectronicsWindow: Be or Al Count Rates: 10,000 to 1,000,000+ cps Resolution: >1000 eVConnectorIntroduction to XRFSpectral Comparison - AuSi(Li) Detector 10 vs. 14 KaratSi PIN Diode Detector 10 vs. 14 KaratDetector X-Source% T R A N S M I T T E DUnfiltered Tube target, Cl, and Ar Interference PeakDetector X-RaySourcen = integerd = crystal lattice orθλAtomsTypical PIN Detector InstrumentDETECTORL-linesK-Lines。
全国分析检测人员能力培训委员会ATC003 X射线荧光光谱分析技术考核与培训大纲第1版文件编号：ATC003/A:2009-1发布日期：2009年12月1 总则1.1 目标了解X射线荧光光谱分析技术（XRF）基本概念及基础理论知识、XRF光谱仪组成结构及工作原理；具备XRF样品制备能力、XRF光谱仪的实际操作能力；掌握数据处理和实际应用能力、XRF分析技术在相关领域的应用技能。
1.2 适用范围本大纲适用于测定各类样品中无机元素的常规X射线荧光光谱分析技术的考核与培训。
元素分析范围通常为Na~U。
1.3 应具备的基础知识和技能1.3.1 通用基础具有普通化学、普通物理、分析化学及仪器分析的基础知识。
1.3.2 分析测试基本操作具备化学分析实验的基本操作能力，具备实验室一般仪器和设备的操作能力、实验室和辐射安全基本知识。
1.3.3 数据处理基础知识具备数据统计处理和误差理论的基础知识。
2 技术要求2.1 ATC 003 XRF技术基础与通则2.1.1 术语及概念掌握XRF分析技术基本概念和相关的技术用语。
（1）X射线荧光光谱分析方法的概念及特点；（2）X射线荧光光谱的生成；（3）特征X射线和特征谱线系的概念；（4）谱线相对强度的概念。
（5）荧光产额的概念。
（6）X射线吸收的概念；（7）X射线散射的概念。
2.1.2 基本原理掌握XRF分析技术基本原理及应用。
（1）X射线荧光光谱分析基本原理及X射线荧光的产生，及需要设备和过程。
（2）X射线荧光光谱激发源工作基本原理；（3）X射线荧光光谱探测器工作基本原理；（4）波长色散X射线荧光光谱分析（WD-XRF）基本原理；（5）能量色散X射线荧光光谱分析（ED-XRF）基本原理。
2.1.3 定性与定量分析掌握XRF定性与定量分析技术基本原理与方法。
（1）定性分析方法：谱线识别、背景拟合与扣除；（2）基体校正原理与方法；（3）定量分析方法的建立与应用（标准曲线与基体校正方法的选择与建立）。
光谱分析仪器知识培训目录前言 (1)第一章红外光谱法及相关仪器 (3)一. 红外光谱概述 (3)1. 红外光区的划分 (3)2. 红外光谱法的特点 (4)3. 产生红外吸收的条件 (4)二. 红外光谱仪 (4)1. 红外光谱仪的主要部件 (5)2. 红外光谱仪的分类 (7)3. 红外光谱仪各项指标的含义 (10)三．红外光谱仪的应用 (13)四．红外试样制备 (14)四．红外光谱仪的新进展 (15)第二章紫外－可见光谱法及相关仪器 (17)一．紫外－可见吸收光谱概述 (17)二．紫外－可见分光光度计 (17)1．紫外－可见分光光度计的主要部件 (18)2．紫外－可见分光光度计的分类 (20)3．紫外－可见分光光度计的各项指标含义 (21)4．紫外－可见分光光度计的校正 (22)三．紫外－可见分光光度计的应用 (23)四．紫外－可见分光光度计的进展 (24)前言分析仪器常使用的分析方法是光谱分析法，光谱分析法可分为吸收光谱分析法和发射光谱分析法，而吸收光谱分析法又是目前应用最广泛的一种光谱分析方法：它包括有核磁共振，X射线吸收光谱，紫外-可见吸收光谱，红外光谱，微波谱，原子吸收光谱等。
但最常用的则是原子吸收光谱、紫外-可见吸收光谱和红外光谱，这些方法的最基本原理是物质（这里说物质都是指物质中的分子或原子，下同）对电磁辐射的吸收。
还有拉曼光谱和荧光光谱，也是比较常用的手段，它们的原理是基于物质发射或散射电磁辐射。
其实物质与电磁辐射的作用还有偏振、干涉、衍射等，由此发展而成的是另外一系列的仪器，如椭偏仪、测糖仪、偏光显微镜、X射线衍射仪等等，这些仪器都不是基于光谱分析法，不是我们介绍的重点。
吸收光谱可分为原子吸收光谱和分子吸收光谱。
当电磁辐射与物质相互作用时，就会发生反射、散射、透射和吸收电磁辐射的现象，物质所以能够吸收光是由物质本身的能级状态所决定的。
例如原子吸收可见光和紫外光，可以使核外电子由基态跃迁到激发态，相应于不同能级之间的跃迁都需吸收一定波长的光。
ARL X 荧光光谱仪用户基础培训资料ARL 公司（中国地区）编译ARL X 荧光光谱仪用户基础培训资料是专为初次接触X 荧光或对X 荧光分析技术还不十分熟悉的用户所编译的。
主要介绍X 荧光的基本知识、基本概念、仪器的结构和功能以及使用的基本方法。
内容力求简洁明了，所涉及的概念都是在应用中所必须的，以便为初学者在今后的工作实践中，根据需要查找更深入全面的书藉打下一个基础。
由于编译人员的知识水平和理解能力有限，要真正做到以上各点是很不容易的，甚至还会有一些提法不妥和错误的地方。
因此，真诚地希望阅读者能提出意见和批评，以便改正和改进。
X 荧光光谱仪用户基础培训资料目录第一章 X 射线荧光光谱分析的基础一. 引言 …………………………………………………………………………………… 1-1二. X 射线的发射 ………………………………………………………………………… 1-1三. 光电子吸收 …………………………………………………………………………… 1-1四. X 射线的散射 ………………………………………………………………………… 1-2五. X 射线的透射 ………………………………………………………………………… 1-3六. 无限厚度和吸收限概念 ……………………………………………………………… 1-3七. X 射线荧光光谱中谱线的命名 ……………………………………………………… 1-4第二章 X 射线荧光光谱仪一. X 光管 ………………………………………………………………………………… 2-11. X 光管的连续谱 ………………………………………………………………… 2-12. X 光管的特征谱及靶材的选择 ………………………………………………… 2-23. 谱线干扰 ………………………………………………………………………… 2-24. 铍窗厚度 ………………………………………………………………………… 2-25. X 光管的老化 …………………………………………………………………… 2-3二. 色散系统 ……………………………………………………………………………… 2-31. 测角仪 …………………………………………………………………………… 2-42. 准直器 …………………………………………………………………………… 2-43. 晶体 ……………………………………………………………………………… 2-5三. 探测系统 ……………………………………………………………………………… 2-81. 充气正比计数器 ………………………………………………………………… 2-82. 充气正比计数器的工作原理 …………………………………………………… 2-83. 闪烁计数器 ……………………………………………………………………… 2-94. 探测器的几个特性 ……………………………………………………………… 2-105. 脉冲高度选择 …………………………………………………………………… 2-11四. XRD 通道 ……………………………………………………………………………… 2-12第三章 X 射线荧光光谱分析中共存元素的影响一. 引言 …………………………………………………………………………………… 3-1二. 谱线的重叠干扰 ……………………………………………………………………… 3-11. 发生谱线重叠的一些规律 ……………………………………………………… 3-22. 减轻或消除谱线重叠干扰的方法………………………………………………… 3-23. 谱线干扰数学校正法的使用 …………………………………………………… 3-34. 用实验技术对谱线干扰作校正的原则步骤 …………………………………… 3-3三. 共存元素间的相互影响 ……………………………………………………………… 3-41. 吸收和增强效应的预测 ………………………………………………………… 3-42. 共存元素间相互影响的校正 …………………………………………………… 3-6第四章 X 射线荧光光谱分析中的试样制备一. 固体样品的指备 ……………………………………………………………………… 4-2二. 粉末样品的制备 ……………………………………………………………………… 4-21. 压片法制样 ……………………………………………………………………… 4-32. 熔融法制样 ……………………………………………………………………… 4-3三. 液体试样的处理 ……………………………………………………………………… 4-5第一章 X 射线荧光光谱分析的基础一. 引言：X 射线光谱化学分析是建立在这样一个基础上：即任何化学元素在受到合适的激发下，都会发射出具有特征性的辐射。
