X射線熒光光譜分析

X射線熒光光譜分析

利用初級(jí)X射線光子或其他微觀離子激發(fā)待測物質(zhì)中的原子，使之產(chǎn)生熒光（次級(jí)X射線）而進(jìn)行物質(zhì)成分分析和化學(xué)態(tài)研究的方法。

X射線熒光分析法用于物質(zhì)成分分析，檢出限一般可達(dá)3-10～10-6克/克(g/g)，對(duì)許多元素可測到10-7～10-9g/g，用質(zhì)子激發(fā)時(shí) ，檢出可達(dá)10-12g/g；強(qiáng)度測量的再現(xiàn)性好；便于進(jìn)行無損分析；分析速度快；應(yīng)用范圍廣，分析范圍包括原子序數(shù)Z≥3的所有元素。除用于物質(zhì)成分分析外，還可用于原子的基本性質(zhì)如氧化數(shù)、離子電荷、電負(fù)性和化學(xué)鍵等的研究。

按激發(fā)、色散和探測方法的不同，X射線熒光光譜分析法分為X射線光譜法（波長色散）和X射線能譜法（能量色散）。

色散現(xiàn)象

波長色散型X射線熒光光譜和能量色散型X射線熒光光譜

X射線熒光光譜儀主要由激發(fā)、色散、探測、記錄及數(shù)據(jù)處理等單元組成。激發(fā)單元的作用是產(chǎn)生初級(jí)X射線。它由高壓發(fā)生器和X光管組成。后者功率較大，用水和油同時(shí)冷卻。色散單元的作用是分出想要波長的X射線。它由樣品室、狹縫、測角儀、分析晶體等部分組成。通過測角器以1∶2速度轉(zhuǎn)動(dòng)分析晶體和探測器，可在不同的布拉格角位置上測得不同波長的X射線而作元素的定性分析。探測器的作用是將X射線光子能量轉(zhuǎn)化為電能，常用的有蓋格計(jì)數(shù)管、正比計(jì)數(shù)管、閃爍計(jì)數(shù)管、半導(dǎo)體探測器等。記錄單元由放大器、脈沖幅度分析器、顯示部分組成。通過定標(biāo)器的脈沖分析信號(hào)可以直接輸入計(jì)算機(jī)，進(jìn)行聯(lián)機(jī)處理而得到被測元素的含量。

X射線熒光能譜儀沒有復(fù)雜的分光系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單。X射線激發(fā)源可用X射線發(fā)生器，也可用放射性同位素。能量色散用脈沖幅度分析器 。探測器和記錄等與X射線熒光光譜儀相同。

X射線熒光光譜儀和X射線熒光能譜儀各有優(yōu)缺點(diǎn)。前者分辨率高，對(duì)輕、重元素測定的適應(yīng)性廣。對(duì)高低含量的元素測定靈敏度均能滿足要求。后者的X射線探測的幾何效率可提高2-3數(shù)量級(jí)，靈敏度高。可以對(duì)能量范圍很寬的X射線同時(shí)進(jìn)行能量分辨(定性分析)和定量測定。對(duì)于能量小于2萬電子伏特左右的能譜的分辨率差。

X射線熒光分析法用于物質(zhì)成分分析，檢出限一般可達(dá)10-5-10-6克/克(g/g)，對(duì)許多元素可測到10-7-10-9g/g，用質(zhì)子激發(fā)時(shí) ，檢出可達(dá)10-12g/g；強(qiáng)度測量的再現(xiàn)性好；便于進(jìn)行無損分析；分析速度快；應(yīng)用范圍廣，分析范圍包括原子序數(shù)Z≥3的所有元素。除用于物質(zhì)成分分析外，還可用于原子的基本性質(zhì)如氧化數(shù)、離子電荷、電負(fù)性和化學(xué)鍵等的研究。

氧化數(shù)：氧化數(shù)又叫氧化態(tài)，它是以化合價(jià)學(xué)說和元素電負(fù)性概念為基礎(chǔ)發(fā)展起來的一個(gè)化學(xué)概念，它在一定程度上標(biāo)志著元素在化合物中的化合狀態(tài)。在根據(jù)化合價(jià)的升降值和電子轉(zhuǎn)移情況來配平氧化還原反應(yīng)方程式時(shí)，除簡單的離子化合物外，對(duì)于其他物質(zhì)，往往不易確定元素的化合價(jià)數(shù)；對(duì)于一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的化合物或原子團(tuán)，更難確定它們?cè)诜磻?yīng)中的電子轉(zhuǎn)移情況，因而難以表示物質(zhì)中各元素所處的價(jià)態(tài)。

能散型X射線熒光光譜儀器和波散型X射線熒光光譜儀器

X射線熒光光譜儀主要由激發(fā)、色散、探測、記錄及數(shù)據(jù)處理等單元組成。激發(fā)單元的作用是產(chǎn)生初級(jí)X射線。它由高壓發(fā)生器和X光管組成。后者功率較大，用水和油同時(shí)冷卻。色散單元的作用是分出想要波長的X射線。它由樣品室、狹縫、測角儀、分析晶體等部分組成。通過測角器以1∶2速度轉(zhuǎn)動(dòng)分析晶體和探測器，可在不同的布拉格角位置上測得不同波長的X射線而作元素的定性分析。探測器的作用是將X射線光子能量轉(zhuǎn)化為電能，常用的有蓋格計(jì)數(shù)管、正比計(jì)數(shù)管、閃爍計(jì)數(shù)管、半導(dǎo)體探測器等。記錄單元由放大器、脈沖幅度分析器、顯示部分組成。通過定標(biāo)器的脈沖分析信號(hào)可以直接輸入計(jì)算機(jī)，進(jìn)行聯(lián)機(jī)處理而得到被測元素的含量。

布拉格角：布拉格角F3ragg angle，是晶體學(xué)中規(guī)定衍射方向的一個(gè)物理量。設(shè)衍射指標(biāo)與必為互質(zhì)整數(shù)的晶面指標(biāo)h'k'l’之間有整數(shù)，倍的關(guān)系，即h=rrh’.k=nk’,l=n!“.則入射x封線方向、衍射線方向與晶面(h‘k’I‘)法線方位間有類似反射定律中的關(guān)系，衍射角a等子人射角e}但此衍射角需受布拉格方程的制約，故稱作布拉格角。

X射線熒光能譜儀沒有復(fù)雜的分光系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單。X射線激發(fā)源可用X射線發(fā)生器，也可用放射性同位素。X射線激發(fā)源由X光機(jī)電源和X射線管組成。能量色散用脈沖幅度分析器 。探測器和記錄等與X射線熒光光譜儀相同。

X射線熒光光譜儀和X射線熒光能譜儀各有優(yōu)缺點(diǎn)。前者分辨率高，對(duì)輕、重元素測定的適應(yīng)性廣。對(duì)高低含量的元素測定靈敏度均能滿足要求。后者的X射線探測的幾何效率可提高2～3數(shù)量級(jí)，靈敏度高?？梢詫?duì)能量范圍很寬的X射線同時(shí)進(jìn)行能量分辨(定性分析)和定量測定。對(duì)于能量小于2萬電子伏特左右的能譜的分辨率差。