XRF分析技术原理

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1、XRF分析技术原理第一讲X射线荧光及其分析原理1、X射线X射线是一种电磁波，根据波粒二相性原理，X射线也是一种粒子,其每个粒子根据下列公式可以找到其能量和波长的一一对应关系。E=hv=hc/入式中h为普朗克常数，v为频率，c为光速，入为波长。E(kev)=12.3964X(A)o可见其能量在0.1-100(kev)之间。YX紫可红微短长射射外见线线线光外波波波波长X射线的产生有几种1、高速电子轰击物质，产生韧致辐射和标识辐射。其产生的韧致辐射的X射线的能量取决于电子的能量，是一个连续的分布。而标识辐射是一种能量只与其靶材有关的X射线。1常见的X射线光管就是采

2、用的这种原理。其X射线能量分布如下:能量2、同位素X射线源。同位素在衰变过程中，英原子核释放的能量，被原子的内层电子吸收,吸收后跳出内层轨道，形成内层轨道空位。但由于内层轨道的能级很低，外层电子前来补充，由于外层电子的能量较高，跳到内层后，会释放出光能来，这种能就是X射线。这就是我们常见的同位素X射线源。由于电子的能级是量化的，故释放的射线的能量也是量化的，而不是连续的。2能量3、同步辐射源。电了在同步加速器中运动，作园周运动，有一个恒定的加速度，电了在加速运动时，会释放出X射线，所以用这种方法得到的X射线叫同步辐射X射线。2、X射线荧光实际上有很多办法能产

3、生X射线，例如用质子、C1射线、入射线等打在物质上，都可以产生X射线，而人们通常把X射线照射在物质上而产生的次级X射线叫X射线荧光(X-RayFluorescence),而把用来照射的X射线叫原级X射线。所以X射线荧光仍是X射线。3、特征X射线有人会问，为什么可以用X射线来分析物质的成分呢？这些都归功于特征X射线。早在用电子轰击阳极靶而产生X射线时，人们就发现，有几个强度很高的X射线，其能量并没有随加速电子用的高压变化，而且不同元素的靶林其特殊的X射线的能量也不一样，人们把它称为特征X射线，它是每种元素所特有的。莫塞莱（Moseley）发现了X射线能量与原子

4、序数的关系。Eoc（Z-0）E是特征X射线能量，Z是原子序数，。是修正因子。这就是著名的莫塞莱定律，它开辟了X射线分析在元素分析中的应用。为什么会有特征X射线的出现呢？这可以从玻尔的原子结构理论找到答案。原子屮的电子都在一个个电子轨道上运行，而每个轨道的能量都是一定的，叫能级。内层轨道能级较低，外层轨道能级较高，当内层的电子受到激发（激发源可以是电子、质子、a粒子、入射线、X射线等），有足够的能量跳出内层轨道，那么，较外层的电子跃迁到内层的轨道进行补充，由于是从高能级上跳往低能级上，所以会释放出能量，其能量以光的形式放出，这就是特征X射线。M层La较高能级3

5、K层低能级特征X射线依跃迁的不同而分别称为KQ、KB、La、LB??4、X射线对物质的作用物质特征X射线散射X结果其它作用光电子效应是我们探测X射线的基础。散射则会导致本底的出现，而特征X射线则是我们作为元素分析的基础。5、X射线荧光分析X射线用于元素分析，是一种新的分析技术，但在经过二十多年的探索以后，现在己完全成熟，己成为一种广泛应用于冶金、地质、有色、建材、商检、环保、卫生等各个领域的新的分析技术。每个元素的特征X射线的强度除与激发源的能量和强度有关外，还与这种元素在样甜中的含量有关，用下式表示li=f(Cl,C2?Ci?)i二1,2?li是样品中第i

6、个元素的特征X射线的强度,C1,C2,??是样品中各个元素的含量・。反过来，根据各元素的特征X射线的强度，也可以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。有人会问，又为什么要用X荧光分析呢？为什么不用原级的X射线呢,因为X光管的阳极物质也会发出特征X射线呀？不错，早年曾使用过这种方法。但这种方法的弊病也是显而易见的。因为X光管中是要抽真空的，放样甜不方便。其次，由于有很强的连续谱作为背景，所以测量的灵敏度很有限。如果采用荧光方法，由于特征X射线的发射是各向同性的，而散射则是有方向性的，所以可以选择探测角度,尽量避开散射本底，从而大大提高了测量灵敏

7、度，其次，放样品也变得很简单了。所以，目前都采用了X荧光方法。6、X射线荧光分析法与其它分析方法的比较对样品进行成份分析有很多方法，例如，屮子活化、原子发射光谱、原子吸收光谱、质谱、极谱以及传统的化学分析方法。那么，X射线荧光分析法有哪些特点呢？优点：(a)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4的全部待测元素。(b)X射线荧光光谱跟样品的化学结合状态无关，而且跟固体、粉末、液体及晶质、非晶质等物质的状态也基本上没有关系。(气体密封在容器内也可分析)但是在高分辨率的精密测定中却可看到冇波长变化等现象。特别是在超软X射线

8、范围内，这种效应更为显著。波长变化用于化学位的测定。