X射线荧光光谱分析

对于X射线荧光光谱分析者来说，最感兴趣的是： 波长在0.01—24nm之间的X射线。
(1 Å =0.1nm = 10-10m，是一种非系统单位，在X射 线光。谱分析中X射线的波长都用Å为单位)。
X射线可分为： 超硬(<0.l Å) 硬(0.1～1 Å) 软(1～1 0 Å) 超软(>1 0 Å)X射线。 X射线也是一种光子，它具有粒子—波动双重性。
考古和首饰
• 古青铜钱币中铅铜锡的测定 • 珍贵邮票的快速鉴定 • 银首饰Ag的分析
国外的应用：
• 德国U Ehrke , 评估旋压成形的晶片的沾污情况 • 意大利L Bonnizzoni ,以粉末悬浮液的全反射X射线荧光谱分析 为基础、鉴定古代陶瓷 • 匈牙利 A Auita ,应用同步辐射－全反射X射线荧光谱技术、分 析与航空港有关的气溶胶中的痕量元素 • 巴西S Moreira , 研究树木物种作为环境污染的生物指示剂 • 德国M Mages ,斑马鱼(一种有似斑马条纹的胎生观赏鱼)的鱼蛋 受 V、Zn与Cd污
•日本T Hirari ,分析具有硅酸铪沉积物的硅晶片上的痕量金属;
• 美国B Me2 ridith , 鉴定硅锗薄膜的厚度及其化学组成;
• 巴西R C Barroso , 研究人骨(健康者与患病者)中元素组成的变
动;
X射线荧光分析原理
当样品中元素的原子受到高能X射线照射时, 即发射出具有一定特征的X射线谱, 特征谱线的 波长只与元素的原子序数(Z)有关, 而与激发X射 线的能量无关。谱线的强度和元素含量的多少有 关, 所以测定谱线的波长, 就可知道试样中包含 什么元素, 测定谱线的强度, 就可知道该元素的 含量。
这其中主要涉及到X射线与物质的相互作用，既X 射线、吸收和散射三种现象。
第一节 X射线的物理性质
6.1.1 X射线与X射线光谱 1) X射线： 1895年德国物理学家伦琴（W.C.Roentgen） 研究阴极射线管时，发现管的阴极能放出一种有穿透力的， 肉眼看不见的射线；由于它的本质在当时是一个"未知数"， 所以取名X射线。 X射线和可见光一样属于电磁辐射，但其波长比可见 光短得多，在10-3 ～50 nm。 通常能量范围在0.1～100kev的光子。
能有效地用于测定膜的厚度(10层)和组成（几十种 元素）。
⑨ 能在250μm或3mm范围内进行定位分析，面扫描 成像分析；具有在低倍率定性、定量分析（带标样）物 质成分。
2021/1/16
－－－编－－辑－课－件－－pp－t－－－
6
2)缺点：
① 由于X射线荧光光谱分析是一种相对的比较 分析，定量分析需要标样对比，而且标样的组分与 被测样的组分要差不多。
合阵列探测器（CCD）、及四叶花瓣型（低能量Ge） 探测器。
2. 聚束毛细管新光源的应用： 它可更好的提供 无损、原位、微区分析数据和多维信息；同步辐射光源 的应用。
3. 仪器的小型化： 全反射型，多晶高分辨型
• XRF分析在更多的领域得到应用 1.在生物、生命及环境领域 2.在材料及毒性物品监测、检测中的应用
X射线度量单位：
在X射线测量中常用到三个参数：波长、能 量和强度。
波长：用符号λ表示，它的单位用Å。如果用 其它长度单位，一定要有脚标，如λnm、λmm。
频率: 用符号ν表示，ν=C／λ，单位为赫兹 (Hz)，在X射线光谱分析中不常用频率这个物理 量。
能量：就是一个光子所具有的能量，用符号E表示， 它的单位用电子伏特(eV)或千电子伏特(KeV)。能量与 波长的关系式为：
物质成分的光谱分析
第六章 X-射线荧光光谱分析
Fra Baidu bibliotek
2021/1/16
编辑课件ppt
1
X射线学
X射线透视学 X射线衍射学 X射线光谱学
X射线荧光光谱分析
• 1929 年施赖伯(Schreiber) 首次应用X射线荧光光 谱分析
• 1948 年制造了第一台用X光管的商品型X射线荧 光谱仪
目前X射线荧光光谱分析已经成为高效率的现 代化元素分析技术；被定为国标标准(ISO)分析方 法之一
国内的应用
环境、生物、医药 • 大气颗粒物样品中主量和痕量元素的测定 • 贫血患者头发与末稍血中铁
材料及生产流程分析
• 铝硅质耐火材料中MgNaFeMnTiSiCaKPAl等元素分析 • 铝硅酸铅铋玻璃中Al、Bi、Cd、Mg、Na、Nb、Ni、 Pb、W和Si的氧化物分析
地质和矿产 • 阿西金矿床流体成矿的元素地球化学界面及X荧光测 量识别 • 地质物料中30多个主次痕量元素快速测定
⑤ 分析精度高。分析精度0.04％ ～2％。
⑥ X射线光谱比其他发射光谱简单，易于解析， 尤其是定性分析。
2021/1/16
编辑课件ppt
5
⑦ 制样简单，试样形式多样化，块状、粉末、糊状、 液体都可以，气体密封在容器内也可分析。
⑧ X射线荧光分析也能表面分析，测定部位是0.1mm 深以上的表面层，可以用于表面层状态、镀层、薄膜成 分或膜厚的测定。
2021/1/16
编辑课件ppt
4
③ X射线荧光光谱分析是一种物理分析方法。
分析元素种类为元素周期表中5B～92U，分析的 浓度范围为10-6～100%；
一般检出限达1µg.g-1 , 全反射X射线荧光光 （TXRF）谱的监测限可达 10-3 ～ 10-6 µg.g-1 。
④ 非破坏分析、测量的重现性好。
X射线荧光光谱分析法的特点 1) 优点： ① 由于仪器稳定，分析速度快，自动化程度高。用
单道X射线荧光光谱仪测定样品中的一个元素只需要5～ 20秒。用多道光谱仪，能在20至100秒内测定完样品中全 部的待测元素（能同时分析多达48种元素）。
② X射线荧光光谱分析与元素的化学结合状态无关。
晶体或非晶体的块状固体、粉末及封闭在容器内的液体 或气体均可直接测定。-
② 原子序数低的元素，其检出限及测定误差 一般都比原子序数高的元素差；对于超轻元素(H、 Li 、Be)，目前还不能直接进行分析。
③ 检测限不够低，>1 µg.g-1
④ 仪器相对成本高，普及率低。
2021/1/16
－－－编－－辑－课－件－－pp－t－－－
7
• XRF新技术的发展如： 1. 新型探测器： Si－PIN和硅漂移探测器、电耦