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X射线荧光光谱法

波长色散型X射线荧光光谱仪由X光源、分光 晶体和检测器三个主要部分构成,它们分别 起激发、色散、探测和显示的作用.
1.X射线激发源
由X射线管所发出的一次x射线的连续光谱和特征光谱 是x射线荧光分析中常用的激发源。
初级X射线的波长应稍短于受激元素的吸收限,能量最 有效地激发分析元素的特征谱线.
一般分析重元素时靶材选钨靶.分析轻元素用铬靶。
荧光x射线的波长随着元素原子序的增加 有规律地向波长变短方向移动。 其数学关系式为
式中K S为常数,随不同谱线系列(K、L)而定.Z是原子序数。
6.3 X射线荧光光谱仪
根据分光原理,可将x射线荧光光谱仪分为两类:
波长色散型(晶体分光)和能量色散型(高分辨率半导 体探测器分光)。
(一)波长色散型X射线荧光光谱仪
6.4 X射线荧光分析方法及应用
(一)定性分析 (二)定量分析
1.定量分析的影响因素
现代x射线荧光分析的误差主要不是来源于仪 器.而是来自样品 (1)基体效应一般表现为吸收和激发效应
基休效应的克服方法有:(i)稀释法.以轻元素 为稀释物可减小基体效应。(ii)薄膜样品法,将 样品做得很薄.则吸收、激发效应可忽略。 (iii)内标法,在一定程度上也能消除基体效应
2.定量分析方法
(1)校准曲线法 (2)内标法
内标元素的选择原则:
(i)试样中不含该内标元素; (ii)内标元素与分析元素的激发、吸收等性质要尽量相似, 它 们的原子序相近. (iii)两种元素之间没有相互作用。
(3)增量法 先将试样分成若干份.其小一份 不加待测元素,其他各份分别加入不同含量 (1—3倍)的待测元素,然后分别测定分析线 强度、以加入含量为横坐标、强度为纵坐标绘 制标准曲线.当待测元素含量较小时,校准曲 线近似为一直线。将直线外推与横坐标相交, 交点坐标的绝对值即为待测元素的含量。作图 时,应对分析线的强度做背景校正。
4.分析试样不受破坏,分析迅速、准 确,也便于实现自动分析,因此在生产 上的流线分析中应用越来越多。
(一)初级X射线的产生
(二) X射线谱
1.连续光谱
2.特征光谱
原子在发生电子跃迁的同时.将辐射出带有一 定频率或能量的特征谱线。特征谱线的频率大小 决定于电子在始态和终态的能量差。
6.2 X射线荧光分折
荧光光谱法的优点:(1)有较低的检出限,灵 敏度高。特别对Cd、Zn等元素有相当低的检 出 限 , Cd 可 达 0 . 001ng·cm-3 、 Zn 为 0.04ng·cm-3。现已有2O多种元素低于原子吸 收光谱法的检出限。由于原子荧光的辐射强度 与激发光源成比例,采用新的高强度光源可进 一步降低其检出限。(2)干扰较少,谱线比 较简单,采用一些装置,可以制成非色散原子 荧光分析仪。这种仪器结构简单,价格便宜。 (3)分析校准曲线线性范围宽,可达3~5个 数量级。(4)由于原子荧光是向空间各个方 向发射的,比较容易制作多道仪器,因而能实 现多元素同时测定。
与波长色散法相比.能量色散法的主要优点是:
由于无需分光系统,检测器的位置可紧挨样品,检测灵 敏度可提高2—3个数量级;也不存在高次衍射谱线的 干扰。可以一次同时测定样品中几乎所有的元素,分析 物件不受限制。仪器操作简便,分析速度快.适合现场 分析。
目前主要的不足之处:
是对轻元素还不能使相邻元素的谱线完全分开,检测器 必须在液氮低温下保存和使用.连续光谱构成的背景较 大。
Spectrometer) 6.4 X射线荧光分析方法及应用
(Methods and Applications of X— ray Fluorescence Analysis)
6.1 X射线和X射线谱
这种荧光x射线的波长只取决于物质中各元 素原子电子层的能级差.
因此,根据x荧光的波长,就可确定物质所含元素; 根据其强度可确定所属元素的含量。
第7章 电子能谱法
(Electron Spectroscopy) 7.1光电子能谱法的基本原理
(Principles of Photoelectron Spectroscopy) 7.2 x射线光电子能谱法 (X-Ray Photoelectron Spectroscopy,XPS) 7.3紫外光电子能谱法 (UltravioletPhotoelectron Spectroscopy,UPS) 7.4 Auger电子能谱法 (Auger Electron Spectroscopy,AES) 7.5电子能谱仪
(2)粒度效应 x射线荧光强度与颗较大小有关: 大颗粒吸收大;颗粒愈细,被照射的总面积 大.荧光强。另外.表面粒糙不匀也有影响。在 分析时常需将样品磨细,粉末样品要压实,块状 样品表面要抛光。
(3)谱线干扰
克服谱线干扰的方法有以下几种:
(i)选择无干扰的谱线; (ii)降低电压至干扰元素激发电压以下,防止 产生干扰元素的谱线; (iii)选择适当的分析晶体、计数管、准宜器 或脉冲高度分析器,提高分辨本领; (iv)在分析晶体与检测器间放置滤光片,滤 去干扰谱线等。
第6章 X射线荧光光谱法
(x-ray Fluorescence Spectrometry
6.1 X射线和x射线谱 (X-ray and X-ray Spectrum)
6.2 X射线荧光分析 (x-ray Fluorescence Analysis)
6.3 X射线荧光光谱仪 (X—ray Fluorescence
(一)X射线荧光的产生
X射线荧光产生机理与特征X射线相同,只是采 用X射线为激发手段.所以X射线荧光只包含特 征谐线,而没有连续谱线射线荧光波长总比相应 的初级X射线的波长要长一些。根据测得的X射 线荧光的波长,可以确定某元素的存在.根据谱 线的强度可以测定其含量,这就是X射线荧光分 析法的基础。
(二)Moseley定率
靶材的原子序愈大,x光管的管压(一般为50—100 kv)愈高,则连续谱强度愈大。
2.晶体分光器3.检测器
(二)能量色散型x射线荧光光谱仪
能量色散型x射线荧光光谱仪不采用晶体分光系 统,而是利用半导体检测器的高分辨率,并配以 多道脉冲分析器,直接测量试样x射线荧光的能 量,使仪器的结构小型化、轻便化。这是20世纪 60年代末发展起来的一种新技术.
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