II-3大型仪器鉴定跟一电子探针、XRF、XRD资料

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。

中国矿业大学2016级硕士研究生课程考试试卷考试科目现代仪器分析考试时间2016-10-18学生姓名王一鹏学号TS16040101A3所在院系化工学院任课教师何亚群教授中国矿业大学研究生院培养管理处印制XRF在矿物加工领域中的应用王一鹏（中国矿业大学化工学院）摘要：X射线荧光光谱分析（X Ray Fluorescence，XRF）是固体物质成分分析的常规检测手段，也是一种重要的表面/表层分析方法。

本文主要介绍了X射线荧光光谱仪的工作原理及主要构造，并分析了X射线荧光光谱分析在矿物加工学领域中的应用。

关键词：XRF 原理表面/表层分析矿物加工1 X射线荧光光谱分析概述X射线荧光光谱分析（X Ray Fluorescence，XRF）是固体物质成分分析的常规检测手段，也是一种重要的表面/表层分析方法。

由于整体技术和分光晶体研制发展所限，早期的X射线荧光光谱仪检测范围较窄，灵敏度较差。

随着测角仪、计数器、光谱室温度稳定等新技术的进步，使现代X射线荧光光谱仪的测量精密度与准确度有了较大改善。

特别是人工合成多层膜晶体的开发应用使轻元素铍、硼、碳、氮、氧等的X射线荧光光谱分析分析成为可能，这类晶体是由低原子序数和高原子序数物质以纳米级厚度交替叠积而成，其层间厚度可以人工控制，如OVO－B晶体的间距为20纳米，适用于硼和铍的分析。

由于X射线管的功率增大，铍窗减薄，X射线管与样品的距离缩短，为轻元素分析配备了超粗准直器，降低了元素的检出限，技术发展使现代X射线荧光光谱仪的检测范围可达到4Be(铍)～92U(铀)，对元素的检测范围为10-6%~100%。

2 X射线荧光光谱仪工作原理2.1 X射线荧光的物理原理X射线是电磁波谱中的某特定波长范围内的电磁波，其特性通常用能量（单位：千电子伏特，keV）和波长（单位nm）描述。

X射线荧光是原子内产生变化所致的现象。

一个稳定的原子结构由原子核及核外电子组成。

其核外电子都以各自特有的能量在各自的固定轨道上运行，内层电子（如K层）在足够能量的X射线照射下脱离原子的束缚，释放出来，电子的逐放会导致该电子壳层出现相应的电子空位。

AG-0801-M006-F2Rev.:A1AG-0801-M006-F3 Rev.:A1目錄Content一、目的Purpose二、適用範圍Scope三、樣品檢測條件及方法Test condition & method for sample四、零件及產品測試原則Testing Rule五、測試方法Test Method六、注意事項Attention item七、Attachment1.XRF測試零件及產品類別之有害物質限值表限值表EHS threshold value of ponent type for XRF test2.拆解治工具管理流程The management process for disassembly tools of the ponent.3. XRF治工具季驗證紀錄表(AT-0801-M427-F1)The record of disassembly tools in quarter inspection by XRF (AT-0801-M427-F1).目的：Purpose本規範在建立進料之XRF檢驗標準，以確保品質符合既定之標準。

The purpose of this program is to establish the specification of the XRF inspection for ining materials to assure the quality of materials and ply with specified criteria.一、適用範圍：Scope適用於各大類零件之檢驗。

Apply to all types of materials.二、樣品檢測條件及方法：Test condition & method1.分析方法分為檢量線法及FP法，說明如下：Test methods can be separated to the method of calibration curve and FP method.1.1.檢量線法：對應於XRF之分析條件為〞Cd,Pb, Hg,Br,Cr.bcc〞，適用之材質為塑料、紙張、木材及Mg,Al,Si較輕元素)為主材質之樣品。

MV_RR_CNG_0396电子探针和扫描电镜X射线能谱定量分析通则1.电子探针和扫描电镜X射线能谱定量分析通则说明2. 电子探针和扫描电镜X射线能谱定量分析通则摘要1 范围本标准规定了与电子探针和扫描电镜联用的X射线能谱仪的定量分析方法的技术要求和规范。

本标准适用于电子探针和扫描电镜X射线能谱仪对块状试样的定量分析。

2 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。

本标准出版时，所示版本均为有效。

所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探计使用下列标准最新版本的可能性。

GB/T 4930—93 电子探针分析标准样品通用技术条件GB/T 15074—94 电子探针定量分析方法通则3 分析方法原理在电子探针和扫描电镜等分析仪器中，应用一定能量并被聚焦的电子束轰击样品时，被轰击区发射出样品中所含元素的特征X射线，利用半导体探测器的能量色散特性，对接收的信号进行转换、放大。

再经过线性放大器、脉冲处理器、多道分析器的进一步放大、处理和分析，可获得各元素的特征X射线的能谱及其强度值，再通过与相应元素的标准样品的X射线能谱的对比测定，以及修正计算处理，最终可以获得被测样品的化学组成的定量分析结果。

4 射线能谱仪4.1 X射线能谱仪的基本组成方框图如下：X射线探测器→前置放大器→线性放大与脉冲处理器→多道分析器→计算机系统4.2 X射线能谱仪的主要组成部分4.2.1 X射线探测器：通常是Si(Li)半导体探测器，用于探测试样发射的X射线，使能量不同的X射线转换为电压不同的电脉冲信号。

4.2.2 前置放大器：将来自探测器的信号作初级放大。

4.2.3 线性放大器和脉冲处理器：将经过前置放大器初级放大的信号作进一步放大、并进行模拟或数字化处理。

4.2.4 多道分析器：将来自脉冲处理器的信号作进一步处理，完成对X射线谱的能量和强度的初步分析。

4.2.5 电子计算机系统：配备有能满足能谱分析所必须的功能完整的硬件和相应的各种分析程序软件，用于对从试样收集到的X射线能谱进行定性和定量分析，并输出分析结果。

XRF检测原理·12009-11-16 12:29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）。

全反射X-光荧光分析仪(Total-reflection X-ray Fluorescence Spectrometer,TXRF )传统X-光荧光分析仪(X-ray Fluorescence Spectrometer, XRF )系利用X-光束照射试片以激发试片中的元素，当原子自激发态回到基态时，侦测所释放出来的荧光，经由分光仪分析其能量与强度后，可提供试片中组成元素的种类与含量，具有快速、非接触、非破坏性及多元素分析等特点；然而X-光荧光分析仪分析的灵敏度受到试片基质散射效应及入射X-光与试片基座反应产生的制动幅射的限制，尔后逐渐发展出全反射X-光荧光分析仪，才大幅提高X-光荧光分析仪的灵敏度。

XRF是一项非破坏性的元素定性和定量分析的技术，其原理是根据被入射X 光提升到激发态的样品，在回复到基态时，所放射的X光荧光，具有因元素种类和含量不同而有不同的波长X光射线的特性。

当X光照射样品时，有两种主要的现象发生，即：散射现象（Scattering）和光电吸收（Photoelectric Absorption）。

前者为当入射X光弹性碰撞到晶体样品中的原子时，入射X光的波长λ，和晶格平面间距d，绕射程度n，以及绕射角度θ，有下列的关系：nλ＝2dsinθ（1）（1）式即为布拉格定律（Bragg's Law）。

各仪器对送检样品的要求1. 核磁共振波谱仪：（1）送检样品纯度一般应>95% ，无铁屑、灰尘、滤纸毛等杂质。

一般有机物须提供的样品量：1H谱>5mg，13C谱>15mg ，对聚合物所需的样品量应适当增加。

（2）本仪器配置仅能进行液体样品分析，要求样品在某种氘代溶剂中有良好的溶解性能，送样者应先选好所用溶剂。

本室常备的氘代溶剂有氯仿、重水、甲醇、丙酮、DMSO 、苯、邻二氯苯、乙腈、吡啶、醋酸、三氟乙酸。

（3）请送样者尽量提供样品的可能结构或来源。

如有特殊要求（如检测温度、谱宽等）请于说明。

2. 红外光谱仪：为了保护仪器和保证样品红外谱图的质量，送本仪器分析的样品，必须做到：（1）样品必须预先纯化，以保证有足够的纯度；（2）样品须预先除水干燥，避免损坏仪器，同时避免水峰对样品谱图的干扰；（3）易潮解的样品，请用户自备干燥器放置；（4）对易挥发、升华、对热不稳定的样品，请用带密封盖或塞子的容器盛装并盖紧，同时必须在样品分析任务单上注明；（5）对于有毒性和腐蚀性的样品，用户必须用密封容器装好。

送样时必须分别在样品瓶标签的明显位置和分析任务单上注明。

3.有机质谱仪：适合分析相对分子质量为50 ~ 2000u 的液体、固体有机化合物样品，试样应尽可能为纯净的单一组分。

4. 气相色谱- 质谱联用仪：气相色谱仪均使用毛细管柱（不能使用填充柱）。

进入气相色谱炉的样品，必须是在色谱柱的工作温度范围内能够完全汽化。

5. 液相色谱- 质谱联用仪：（1）易燃、易爆、毒害、腐蚀性样品必须注明。

（2）为确保分析结果准确、可靠，要求样品完全溶解，不得有机械杂质；未配成溶液的样品请注明溶剂，已配成溶液的样品请标明浓度。

（3）请尽可能提供样品的结构式、分子量或所含官能团，以便选择电离方式；如有特殊要求者，请提供具体实验条件。

（4）液相色谱–质谱联用时，所有缓冲体系一律用易挥发性缓冲剂，如乙酸、醋酸铵、氢氧化四丁基铵等配成。

成分分析四大家——XRF、ICP、EDS、WDS XRFXRF(X-Ray Fluorescence spectrometer)指的是X射线荧光光谱仪，可以快速同时对多元素进行测定的仪器。

在X射线激发下，被测元素原子的内层电子发生能级跃迁而发出次级X射线（X-荧光）。

从不同的角度来观察描述X射线，可将XRF分为能量散射型X射线荧光光谱仪，缩写为EDXRF或EDX和波长散射型X射线荧光光谱仪，可缩写为WDXRF或WDX，但市面上用的较多的为EDX。

WDX用晶体分光而后由探测器接收经过衍射的特征X射线信号。

如分光晶体和探测器做同步运动，不断地改变衍射角，便可获得样品内各种元素所产生的特征X射线的波长及各个波长X射线的强度，并以此进行定性和定量分析。

EDX用X射线管产生原级X射线照射到样品上，所产生的特征X射线进入Si （Li）探测器，便可进行定性和定量分析。

EDX体积小，价格相对较低，检测速度比较快，但分辨率没有WDX好。

XRF用的是物理原理来检测物质的元素，可进行定性和定量分析。

即通过X射线穿透原子内部电子，由外层电子补给产生特征X射线，根据元素特征X射线的强度，即可获得各元素的含量信息。

这就是X射线荧光分析的基本原理。

它只能测元素而不能测化合物。

但由于XRF是表面化学分析，故测得的样品必须满足很多条件才准，比如表面光滑，成分均匀。

如果成分不均匀，只能说明在XRF测量的那个微区的成分如此，其他的不能表示。

XRF的优点：•分析速度高。

测定用时与测定精密度有关，但一般都很短，2-5分钟就可以测完样品中的全部元素。

•非破坏性。

在测定中不会引起化学状态的改变，也不会出现试样飞散现象。

同一试样可反复多次测量，结果重现性好。

•分析精密度高。

•制样简单，固体、粉末、液体样品等都可以进行分析。

•测试元素范围大，WDX可在ppm-100%浓度下检测B5-U92，而EDX可在1ppm-100ppm下检测大多数元素，Na11-U92。

XRF（X射线荧光光谱仪）选择宝典分析测试百科网wiki版能测RoHS指令的仪器很多，而且这些仪器无论是国产的还是进口的，都是属贵重仪器。

如何选择不光是费用问题，更主要的使用问题。

对六种有害物质总量的定量检测：一、按日本商会欧盟分部的“依照RoHS指令的检测方法”。

该方法建议对来料先便携式（手持式）ROHS检测仪检测，能通过的就算合格，遇到不合格的就算不合格品。

对灰色区域的，需要最终判断，要用台式仪器。

对于不同材料，使用的台式仪器各不相同. 二、台式X射线荧光光谱仪的选择。

早期的台式荧光光谱仪使用液氮（LN）致冷探测器Si（Li）LN，每次使用要消耗液氮，也不方便。

电致冷硅漂探测器SiPIN出现后，就成为侧RoHS光谱仪探测器的主流。

液氮致冷灵敏度较容易达到要求，成本比电致冷的稍微低点，所以现在个别品牌还有液氮的。

但现有的电致型都能达到RoHS要求，且有的品牌用Si（Li）PCD电致冷探测器几乎达到的ppb级水平。

实际上，在有RoHS之前早就有X射线荧光光谱仪，测RoHS的要求相对来说要求并不太高，所以就派上用场了。

以上两种探测器对测轻元素的灵敏度都不理想（所以美国NITON 便携式荧光光谱仪不能测铝等轻元素）。

出现了SDD电致冷探测器，提高了对轻金属元素的灵敏度，还能测硅等非金属元素，但价格相对来说又贵了许多. 三、 X射线荧光光谱仪的种类。

X射线荧光光谱仪有多种，以能量色散和波长色散为主。

1．能量色散荧光光谱仪能量色散型仪器最大的优点是不破坏被测的材料或产品，也不需要专业人员操作，缺点是对铬和溴是总量测定（一般不影响使用，因为很多情况可以判定，如测铬总量超标，常可知是不是六价铬超标，特别是溴，如被作为阻燃剂加入，不管是那种溴，总量超标就不合格）。

进口或国产的各种能量色散荧光光谱仪技术水平虽有差别，但已够应对RoHS检测，用户应根据自己的能力来选购国产或进口的。

2．波长色散荧光光谱仪。

此种仪器的灵敏度比能量色散的高一个数量级，也就是说，所测的数据并不存在“灰色地域”，不存在测定后还需拿到检测机构复检。

分析测试中⼼电⼦探针（EPMA）简介分析测试中⼼电⼦探针（EPMA）简介⼀、仪器概述电⼦探针利⽤聚焦得⾮常细(微⽶-纳⽶级)的⾼能电⼦束轰击样品，激发出各种被测物质的有⽤信息（如特征X射线、⼆次电⼦、背散射电⼦等），通过分析这些有⽤信息达到对样品微区成分分析和形貌观察的⽬的。

电⼦探针与扫描电镜的结构⼤致相似，不同的是电⼦探针有⼀套完整的X射线波长和能量探测装置（波谱仪WDS和能谱仪EDS），⽤来探测电⼦束轰击样品所激发的特征X射线。

由于特征X射线的能量或波长随着原⼦序数的不同⽽不同，只要探测⼊射电⼦在样品中激发出的特征X射线波长或能量，就可获得样品中所含的元素种类和含量，以此对样品微区成分进⾏定量分析是电⼦探针最⼤的特点。

分析测试中⼼已安装的电⼦探针是⽇本岛津公司⽣产的EPMA-1600型最新产品，它不仅具有较⾼的X射线检出⾓，同时由于使⽤全聚焦的X射线分光晶体，能兼顾X 射线检测的⾼灵敏度和⾼分辨率，并配有⾼稳定的电⼦光学系统、真空系统及⾼精度机械系统以及EDAX公司⽣产的Genesis能谱仪，是⽬前华南地区最先进的微区成分定性定量分析和形貌观察⽤⼤型精密科研仪器之⼀。

⼆、仪器⽤途适⽤于材料(合⾦、陶瓷、半导体材料等)、矿物、冶⾦、机械、微电⼦等领域的微区化学组成定性和定量分析、微区化学组成线分析、微区化学组成⾯分析以及各类固体产品的微区形貌观察与成分分布图像等，是对试样表⾯形貌观察、微区组织结构和元素定性定量分析的最有效、原位（in-situ）表征⼿段。

三、仪器的性能与特点1、具有较⾼的X-射线检出⾓(52.5?)，有利于提⾼仪器空间分辨率和凸凹样品分析观察的可靠性；分光晶体采⽤Johanson型全聚焦分光晶体，同⼀道波谱仪兼顾⾼分辨率和⾼灵敏度。

2、分析精度：好于1%(主要元素，含量>5%)和5%(次要元素，含量～1%)；谱仪检测极限：⼤于10ppm。

3、分析元素范围：4Be-92U；加速电压：0.2-30kV(可调步长≤0.5kV)；⼆次电⼦像分辨率：6nm；放⼤倍数：50-300000?，连续可调（有效图像观察倍数≤50000?）。

1、粉末Ｘ射线衍射法鉴定德士古重油气化炉炉渣中晶体物相仪器与样品：Rigaku D/max-2500/PC X射线衍射仪（XRD），MUI Jade 6.5 Ｘ射线衍射数据处理软件；试验原理及方法把炉渣粉末中晶体（粉晶）当作三维光栅，让铜ＫαＸ射线穿过，由于空间光栅间距与铜ＫαＸ射线波长在数量级上近似（Ｘ射线波长λ与晶体晶面间距ｄ值相当），可期望观察到炉渣样品中晶体的衍射谱。

单质或化合物的结晶态物相可依据衍射谱图鉴定。

实验室环境下将炉渣样品研磨至粒度合格（样品粉末通过３８μｍ筛孔）后，制片并装调样品，按下述仪器工作条件鉴定晶体化合物。

将测得的炉渣中未知晶体Ｘ射线粉末衍射数据与ＩＣＤＤ粉末衍射数据库中晶体的标准数据辅以人工智能核对就可以鉴定未知晶体。

仪器工作条件2θ初始角度2.000°，结束角度70.000°；θ/2θ联动，采样间隔0.020°（1.2 s），连续扫描速度1.000°/min；广角测角仪；铜转靶（Ｘ射线波长Ｋα＝0.1541841 nm，Ｋβ过滤器镍），电压35kV，电流50mA，Ｘ射线发生器（XG）输出功率1.75kW；标准样品夹；碘化钠闪烁计数Ｘ射线探测器；铜靶用石墨单色器；Bragg-Brentano聚焦光学系统，入射狭缝1°，入射高度限制狭缝10 mm，散射狭缝1°，接收狭缝0.3mm，单色器接收狭缝未使用。

2、粉末X 射线衍射法定性分析一种未知催化剂中晶体化合物日本理学D/ max - 2500/ PC X 射线衍射仪, 美国MDI Jade 6. 5 X 射线粉末衍射数据处理系统;化学纯盐酸(配制成5~ 10%稀盐酸备用) ; γ-A l2 O3载体( 国产) ; 样品为一种进口未知催化剂。

当X 射线波长λ与晶体晶面间距d 值大致相[4]时就可以产生衍射。

用铜转靶的特征X 射线以不同掠射角度θ连续扫描未知催化剂样品粉末平面, 衍射符合Bragg公式: 2d sin θ= λ的晶体, 某些特定晶面反射的X 射线信号增强。

1.2主要组成部分的概述X射线荧光光谱的核心扫描仪由五个主要部分组成：1）核心扫描器与直流电动机致动的X-轴和Z轴为Z—轴，不锈钢轴承,不锈钢透视安全外壳透视安全窗口进行目视检查,电机驱动门和机械的核心配件。

2）智能扫描电子与精确定位功能，集成安全联锁、触摸屏故障的发现和手动控制机制,可编程逻辑控制功能。

3）强制空气冷却牛津100瓦特透视源与阳极铑的电压范围是4。

...50 kV和电流范围0.。

2毫安。

4）堪培拉X —点子1500-1.5检测器：8毫米²准直到5 mm²,晶体厚度1。

5毫米窗口：0。

5密耳（焊接，涂）堪培拉DSA1000(MCA）5）个人电脑运行在Windows XP下完全自动化的数据采集和处理软件。

注：在X—射线源和X射线检测器中含有铍作为窗户透视透明剥离之间的真空和大气条件。

铍是有毒的材料!2 安装2。

1要求电力：XRF核心的扫描仪需要一个电连接到230 V / 50 — 60Hz的电源净值。

“连接应融合与16安培。

请参阅附录4.1的电气规格。

氦气：在X射线荧光光谱测量氦气是必要的。

其X-射线吸收率很低。

氦气的压力应该调整在0.5 。

.1巴的压力调节器。

在X射线荧光测量的所需的氦气流是约10 ..。

30毫升/分钟，大约200天可以使用一瓶(200bar/50L）3 运行3。

1警告产生的X射线源是危险的，如果遇到了，可能是致命的。

要特别注意工作时，该设备必须行使。

任何人都必须佩戴辐射剂量计工作或观察该设备操作。

买家计划安装的辐射机应确保他们遵守当地法规.见附录4。

4辐射安全数据表。

3。

2功能描述在切换之前对核心扫描器的压缩的空气从外部空气源,例如压缩机应连接。

氦气瓶必须打开。

主开关切换到位置“ON”(请务必将‘EMERGENCY STOP'按钮复位）主开关启动大约30秒后Avaatech的标志将出现在触摸屏幕上.通过触摸屏幕主菜单页会显示出来。

用个人电脑来操作扫描仪，扫描仪应设置在“REMOTE”模式。