X射线荧光光谱分析技术(材料学院).ppt

昆明理工大学分析测试研究中心 杨喜昆;主要内容;X射线学 ; X射线荧光光谱仪的类型 X射线荧光光谱仪有两种基本类型： 波长色散 能量色散;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。;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10-5 % ～ 100%； 一般检出限达1μg.g-1 , 全反射X射线荧光光（TXRF）谱的检测限可达 10-9 ～ 10-12 g。 ④ 非破坏分析、测量的重现性好。 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。;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。 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。;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。 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。;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 ; 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;X射线的产生及其性质;5、以上工作导致了1913年莫赛莱定律的发现—元素原子序数与发射X射线的频率间的关系定律，并最终发展成为X射线发射光谱分析（电子探针及X射线荧光分析。 6.1929 年施赖伯(Schreiber) 首次应用X射线荧光光谱分析 7.1948 年制造了第一台用X光管的商品型X射线荧光谱仪 8.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; X射线的产生条件： 高速运动着的电子突然被阻止时，伴随着电子动能的消失，会产生X射线。因此，为了获得X射线，需要具备如下条件的仪器： （1）产生并发射自由电子（如：W灯丝热电 子，电子束）； （2）在真空中迫使自由电子朝一定方向加速运动，以获得尽可能高的速度； （3）在高速电子流的运动路程上设置一障碍物(阳极靶），使高速运动的电子突然受阻而停止下来。这样靶面就会发射出X射线。 3.高能辐射流（? 射线，X射线，中子流）突然被减速时均能产生X射线。;X射线管;X射线管的工作原理;X射线管的工作原理;X射线的性质;X射线的性质;1、X射线的干涉和衍射现象，确定了X射线具有波动性，并通过实验证实了X射线是波长较短的电磁波； 2、波动理论对X射线光电效应、荧光辐射等现象无法解释； 3、实验表明，发生光电效应、荧光辐射的条件不在于入射X射线的强度和照射时间，而在于入射X射线的频率（或波长），即如果入射线的频率不够高，强度再大、时间再长，也不能激发光电效应，更不能激发荧光辐射；反之，如果入射的频率足够高，即使强度很弱，时间很短，上述现象仍然会发生。;4、这些实验结果和波动理论相矛盾； 5、在大量科学实验基础上，人们认识到X射线本性的另一个方面—粒子性或微粒性，即X射线在空间传播时，也具有粒子性。 （具有波粒二象性） 6、X射线可看成具有一定