XRF儀器分析培訓演示文稿現在是1頁\一共有78頁\編輯于星期一優選XRF儀器分析培訓現在是2頁\一共有78頁\編輯于星期一主要配置：LiF、Ge、PET、TAP、SX-52及SX-98N6塊分光晶體；FPC、SC檢測器；液體樣品盒；微區刻度尺主要性能指標：1、檢測元素范圍：4Be-92U2、元素含量范圍：0.0001%-100%3、最大掃描速度：300°/min現在是3頁\一共有78頁\編輯于星期一主要用途：1、測量塊狀、粉末、薄膜和液態材料的元素種類及含量，并建立工作曲線。2、對礦石樣品進行局部分析。3、通過元素含量分析涂層、薄膜厚度。主要優點：分析迅速、樣品前處理簡單、可分析元素范圍廣、譜線簡單，光譜干擾少現在是4頁\一共有78頁\編輯于星期一

基礎知識簡介現在是5頁\一共有78頁\編輯于星期一什么是儀器分析？

儀器分析是一大類分析方法的總稱，一般的說，儀器分析是指采用比較復雜或特殊的儀器設備，通過測量物質的某些物理或物理化學性質的參數及其變化來獲取物質的化學組成、成分含量及化學結構等信息的一類方法。或者說通過施加給測試樣品一定的能量，然后分析其對聲、光、電等物理或物理化學信號的響應程度或變化大小。分析儀器即測量這些信號及變化的裝置。根據待測物質在分析過程中被測量或用到的性質，儀器分析可分為光分析方法、電分析方法、分離分析方法等。

現在是6頁\一共有78頁\編輯于星期一現在是7頁\一共有78頁\編輯于星期一儀器分析方法的分類classificationofinstrumentanalyticalmethod儀器分析電化學分析法光分析法色譜分析法熱分析法分析儀器聯用技術質譜分析法現在是8頁\一共有78頁\編輯于星期一什么是光譜：光譜是一系列有規律排布的光。如雨后的彩虹。現在是9頁\一共有78頁\編輯于星期一現在是10頁\一共有78頁\編輯于星期一10-1310-1210-1110-1010-910-810-710-610-510-410-310-210-11101102103104紫外線超短波短波中波長波

超聲波nm1?μmmkmgreenbluevioletyelloworengered３８０４３０４９０５５０５９０６４０７８０ｎｍradiant波長λ(ｍ)pmX射線γ射線可見光紅外線微波(indigo)X射線也是一種電磁波現在是11頁\一共有78頁\編輯于星期一光分析法：光學分析法是根據物質吸收、發射、散射電磁波或電磁波與物質作用而建立起來的一類分析方法。

光學分析法可歸納為以下兩大類：第一類光譜分析法。例如原子吸收光譜分析、原子發射光譜分析，分子吸收光譜分析，X射線熒光分析和穆斯鮑爾光譜分析等。第二類非光譜分析法。例如折射，偏振法，旋光色散法，濁度法，X射線衍射法，電子顯微鏡法等。現在是12頁\一共有78頁\編輯于星期一光分析法光譜分析法非光譜分析法原子光譜分析法分子光譜分析法原子吸收光譜原子發射光譜原子熒光光譜X射線熒光光譜折射法圓二色性法X射線衍射法干涉法旋光法紫外光譜法紅外光譜法分子熒光光譜法分子磷光光譜法核磁共振波譜法現在是13頁\一共有78頁\編輯于星期一什么是光譜分析？用特殊的儀器設備對特定物質的光譜進行分析的方法。

常見的光譜分析儀器有：原子吸收光譜儀；直讀光譜分析儀

ICP直讀光譜分析儀；X射線熒光光譜儀原子熒光光譜儀……現在是14頁\一共有78頁\編輯于星期一X射線熒光分析現在是15頁\一共有78頁\編輯于星期一

X射線熒光光譜儀的分類

1.根據分光方式的不同，X射線熒光分析可分為能量色散和波長色散兩類，縮寫為EDXRF和WDXRF。

2.根據激發方式的不同，X射線熒光分析儀可分為源激發和管激發兩種現在是16頁\一共有78頁\編輯于星期一波長色散與能量色散分辨率的比較現在是17頁\一共有78頁\編輯于星期一波長色散X射線光譜儀分類

1.純掃描型:

一般配備4-6塊晶體、兩個計數器、衰減器等.靈活,造價較低.但是分析速度慢,穩定性稍差,真空室過大,輕元素掃描道流氣窗易損壞，故障率較高。

2.純多道同時型:

每個元素一個通道,多數部件可以互換。穩定分析速度快、真空室很小.故障率低。但是造價高.現在是18頁\一共有78頁\編輯于星期一

3.多道加掃描道型:

在多道同時型儀器上加掃描道,既有多道同時型的優點,又有靈活的優點.

4.掃描型儀器加固定道:

在掃描型儀器上加2-4個固定道.部分減少了掃描型儀器的慢速、穩定性差的缺點,但是基本構造沒有改變,真空室很大,配備固定道后檢測距離加大，靈敏度降低，故障率偏高。現在是19頁\一共有78頁\編輯于星期一掃描型與同時型的比較項目XRF-1800MXF-2400分析靈敏度最高很高高含量分析很好最好基本參數法全功能全功能工作曲線法最適合適合元素面成象可以無高次線解析標準無現在是20頁\一共有78頁\編輯于星期一

X射線及X射線熒光

X-射線：波長0.001～50nm；

X射線熒光的有效波長:0.01～4.5nmX射線的能量與原子軌道能級差的數量級相同X-射線熒光分析

利用元素內層電子躍遷產生的熒光光譜，應用于元素的定性、定量分析、固體表面薄層成分分析；X-射線光譜X-射線熒光分析X-射線吸收光譜X-射線衍射分析X-射線光電子能譜現在是21頁\一共有78頁\編輯于星期一

X射線熒光分析基本原理

X射線管發出一次X射線（高能）,照射樣品，激發其中的化學元素,發出二次X射線,也叫X射線熒光,其波長是相應元素的標識－－特征波長(定性分析基礎);依據譜線強度與元素含量的比例關系進行定量分析.現在是22頁\一共有78頁\編輯于星期一

熒光分析的樣品有效厚度一般為≤0.1mm。（金屬≤0.1ｍｍ；樹脂≤3ｍｍ）▲有效厚度并非初級線束穿透的深度，而是由分析線能夠射出的深度決定的！現在是23頁\一共有78頁\編輯于星期一XRF－1800結構概念圖示波長色散型WDX(順序掃描型)

現在是24頁\一共有78頁\編輯于星期一順序型單道掃描XRF系統配置現在是25頁\一共有78頁\編輯于星期一多道同時型XRF儀器結構現在是26頁\一共有78頁\編輯于星期一多道熒光工作原理圖樣品檢測器X射線束分光晶體分光晶體檢測器現在是27頁\一共有78頁\編輯于星期一多道同時型熒光光譜儀概念圖現在是28頁\一共有78頁\編輯于星期一X射線及X射線熒光現在是29頁\一共有78頁\編輯于星期一原子的殼層結構現在是30頁\一共有78頁\編輯于星期一特征X射線在X射線管中，當撞擊靶的電子具有足夠能量時，這個電子可將靶原子中最靠近原子核的處于最低能量狀態的K層電子逐出，在K電子層中出現空穴，使原子處于激發狀態，外側L層電子則進入內層空穴中去，多余的能量以X射線的形式釋放出來，原子再次恢復到正常的能量狀態。產生的是Ka線。對應其他的躍遷則產生Kb、La、Lb等等現在是31頁\一共有78頁\編輯于星期一現在是32頁\一共有78頁\編輯于星期一熒光X射線

入射X射線激發原子的內層電子，使電子層出現空洞，原子成為不穩定狀態（激發狀態），外層電子進入空洞而使原子成為穩定狀態，多余的能量釋放出來這個能量就是熒光X射線由于電子軌道分為K，L，M

以及，，，因此也分別稱為K

線、L

線N層M層L層K層KKKγL

L現在是33頁\一共有78頁\編輯于星期一X射線的產生。從陽極發出的高速電子撞擊對陰極而產生X射線以X射線形式輻射出的能量極小，大部分能量轉變成熱能陰極的熱量用水或風進行冷卻現在是34頁\一共有78頁\編輯于星期一X射線管的結構現在是35頁\一共有78頁\編輯于星期一初級X射線的產生高速電子撞擊陽極(Rh、Cu、Cr等重金屬)：熱能(99%)+X射線(1%)高速電子撞擊使陽極元素的內層電子激發；產生X射線輻射；

現在是36頁\一共有78頁\編輯于星期一連續光譜

連續光譜又稱為“白色”X射線，包含了從短波限λm開始的全部波長，其強度隨波長變化連續地改變。從短波限開始隨著波長的增加強度迅速達到一個極大值，之后逐漸減弱，趨向于零。連續光譜的短波限λm只決定于X射線管的工作高壓。

現在是37頁\一共有78頁\編輯于星期一不同靶的連續譜圖特征光譜現在是38頁\一共有78頁\編輯于星期一布拉格公式：高級次譜線(n>=2)和一級次譜線

(n=1)在相同的角度被檢測分光晶體的工作原理：現在是39頁\一共有78頁\編輯于星期一

當X射線入射到物質中時，其中一部分會被物質原子散射到各個方向。當被照射的物質為晶體時，且原子層的間距與照射X射線波長有相同數量級，在某種條件下，散射的X射線會得到加強，顯示衍射現象。當晶面距離為d，入射和反射X射線波長為λ時，相臨兩個晶面反射出的兩個波，其光程差為2dsinθ，當該光程差為X射線入射波長的整數倍時，反射出的x射線相位一致，強度增強，為其他值時，強度互相抵消而減弱。滿足2dsinθ=nλ時，衍射線在出射角θ方向產生衍射，從而達到分光的目的。現在是40頁\一共有78頁\編輯于星期一

相干散射線的干涉現象；

相等，相位差固定，方向同，n中n不同，產生干涉

X射線的衍射線：大量原子散射波的疊加、干涉而產生最大程度加強的光束；Bragg衍射方程：

DB=BF=dsin

n=2dsin光程差為的整數倍時相互加強；只有當入射X射線的波長≤2倍晶面間距時，才能產生衍射現在是41頁\一共有78頁\編輯于星期一X射線熒光光譜儀

X-rayfluorescencespectrometer波長色散型：晶體分光能量色散型：高分辨半導體探測器分光波長色散型X射線熒光光譜儀四部分：X光源；分光晶體；檢測器；記錄顯示；按Bragg方程進行色散；測量第一級光譜n=1；檢測器角度2；

分光晶體與檢測器同步轉動進行掃描。現在是42頁\一共有78頁\編輯于星期一全固態檢測器現在是43頁\一共有78頁\編輯于星期一儀器結構和微區分析系統專利]可以在30mm直徑內的任意位置進行分析。現在是44頁\一共有78頁\編輯于星期一250um成圖分析，世界首創實用的詳細顯示

巖石樣品Ba250μm成圖Ba1mm成圖現在是45頁\一共有78頁\編輯于星期一濾光片初級濾光片次級濾光片現在是46頁\一共有78頁\編輯于星期一初級濾光器(光源濾光片)作用降低背景改善熒光檢測器X射線源初級濾光片樣品現在是47頁\一共有78頁\編輯于星期一次級濾光片（檢測器濾光片）

.濾去無用的線樣品檢測器X射線源次級濾光片現在是48頁\一共有78頁\編輯于星期一濾光片的原理與使用

Cu的X射線光譜在通過Ni濾片之前(a)和通過濾片之后(b)的比較（虛線為Ni的質量吸收系數曲線）現在是49頁\一共有78頁\編輯于星期一對標樣的依賴性現在是50頁\一共有78頁\編輯于星期一工作曲線法

標樣繪制曲線標樣的要求標樣與試樣的關系使用中的一致性

現在是51頁\一共有78頁\編輯于星期一工作曲線C3C2C1含量強度R1R2R3現在是52頁\一共有78頁\編輯于星期一什么是FP法FP法也叫基本參數法

純理論狀態下，物質的量與X射線的強度之間具有一定的函數關系。現實中由于散射、吸收－增強等因素以及晶體衍射效率的變化等等因素造成實測強度與理論強度的不一致，通過校準實測強度與理論強度之間的差異而建立起來的一種以理論參數為主的分析方法。其需要較少的標準樣品或僅需要一些純物質即可以進行半定量－定量分析的計算。現在是53頁\一共有78頁\編輯于星期一基體效應基體：分析元素以外的全部基體效應：在一定的分析條件下，試樣中基體元素對分析元素測量結果的綜合影響。

Wi=(aI2+bI+c)(1+ΣdjWj)-ΣljWjj≠i,Base現在是54頁\一共有78頁\編輯于星期一礦物效應和粒度效應在礦石分析中，由于同一元素會以不同的價態、不同的結構、不同的晶體存在。這種微觀上的差別無法用機械方法除去，這稱為礦物效應。當樣品中的顆粒達到一定細度是，X射線的強度達到恒定。顆粒度增加X射線強度下降。波長越長該現象越嚴重。金屬的表面處理也有類似的情況，我們稱其為粒度效應和表面效應現在是55頁\一共有78頁\編輯于星期一試樣的組成及元素間的影響試樣表面的處理顆粒度的影響成分波動的影響重疊影響高含量元素峰影響現在是56頁\一共有78頁\編輯于星期一樣品的制備及樣品

與標樣的一致性熒光分析中標樣與分析樣品的一致性是影響分析結果的重要因素。有時甚至將一致性放在最重要的地位。最好使兩者具有：相似的組成、相似的狀態、相同的加工方式、相似的大小在樣品制備中還要考慮：均勻、無夾雜、無氣孔、無污染、代表性等問題現在是57頁\一共有78頁\編輯于星期一

理想待測試樣應滿足的條件：

1.有足夠的代表性（因為熒光分析樣品的有效厚度一般只有10～100μｍ）

2.試樣均勻。

3.表面平整、光潔、無裂紋。

4.試樣在Ｘ射線照射及真空條件下應該穩定、不變型、不引起化學變化。

5.組織結構一致!現在是58頁\一共有78頁\編輯于星期一

樣品的基本展示形態：

1.固體：鑄塊類；板、陶瓷、玻璃類；橡皮、木材、紙類

2.小零件類

3.粉末及壓塊

4.液體和溶液

5.支撐式樣品：薄膜和鍍層

6.熔融產物現在是59頁\一共有78頁\編輯于星期一

常用的制樣方法

1.金屬塊狀樣品和其它塊狀材料：

澆鑄---切割---磨光或拋光或車制要求：1、塊狀大小合適

2、有合適的平面且平整、光潔、無裂紋、無氣孔

3、表面干凈無污染現在是60頁\一共有78頁\編輯于星期一

2.粉末樣品壓片法：

一些脆性材料，如礦石、水泥、陶瓷、耐火材料、渣、部分合金可以制成粉末樣品。一般是以粒度200目以上為平均指標。一般疏松樣品不易成塊，壓片成型時可以加入10-15%的粘結劑，如甲基或乙基纖維素，淀粉，硼酸等。現在是61頁\一共有78頁\編輯于星期一

3、粉末樣品熔融法：

一些基體復雜，礦物效應嚴重不能采用壓片法的可考慮熔融。熔融一般使用5%黃金95%鉑金的坩堝，溶劑與粉體質量比一般為為10：1，常用溶劑為Li2B4O7（熔點930℃）、LiBO2（熔點850℃），常用的脫模劑為NaBr、LiF、NH4I、NH4Br。現在是62頁\一共有78頁\編輯于星期一現在是63頁\一共有78頁\編輯于星期一X射線熒光分析技術譜線重疊影響例：元素Ka（Kev/nm）Kb（Kev/nm）La（Kev/nm）Lb（Kev/nm）Cu8.04/0.1548.90/0.139Zn8.63/0.1439.57/0.129Pb10.55/0.11812.61/0.098As10.54/0.11711.72/0.106現在是64頁\一共有78頁\編輯于星期一吸收—增強效應

1.基體：不包括分析元素本身的其他組成。

2.產生吸收—增效效應的原因：①基體吸收初級線（較小但不容易修正）②基體吸收二次分析線（嚴重，但容易發現，容易修正）③基體元素發射出自身的特征譜線，分析元素受基體元素特征譜線的激發而發射特征譜線（增強)現在是65頁\一共有78頁\編輯于星期一標準化和漂移校正

標準化（漂移校正）控樣分析現在是66頁\一共有78頁\編輯于星期一

標準化

分析儀器因時間變化、計數器老化、X光管老化等引起工作曲線的偏離－－漂移。用高低標或高號標樣的測定強度與標準強度比較，再利用數學方法將測定的強度修正到標準強度的過程叫做標準化。

1.用接近上限和下限的兩個標準試樣標準化叫做兩點標準化。

2.用接近上限的一個標準試樣標準化稱做一點標準化。

3.標準化樣品必須均勻并能得到穩定的譜線強度比。現在是67頁\一共有78頁\編輯于星期一控制試樣法

在實際工作中，由于分析試樣和標準試樣的差異，常使分析結果出現系統偏差，往往使用一個與分析試樣的狀態一致的控制試樣來確保分析結果。控樣實際是一個標樣，應滿足：控樣的含量與分析試樣的盡可能一致；控樣與試樣的冶金物理過程一致；控制試樣含量準確、成分均勻、無缺陷。在日常分析時，將控制樣與試樣在相同的條件下進行分析，通過點(R控,C控)作原曲線的平行線，這就是控樣法的校準曲線。現在是68頁\一共有78頁\編輯于星期一持久曲線控制曲線

C0C控含量強度R現在是69頁\一共有78頁\編輯于星期一基本參數(FP)法1標準基本參數法無標樣定量分析2推定基本參數法定性、定量分析分析3定量基本參數法少量標樣（1~2個）的精確定量分析4背景基本參數法（BG-FP）（島津專利）現在是70頁\一共有78頁\編輯于星期一典

型

應

用現在是71頁\一共有78頁\編輯于星期一X射線熒光分析特點1、X射線熒光分析的優點

①樣品處理相對簡單②峰背比較高,分析靈敏度高.③不破壞試樣,無損分析.④分析元素多(一般從8～92號),分析含量范圍廣ppm～100%.⑤試樣形態多樣化,(固體、液體、粉末等).⑥快速方便.⒉X射線熒光分析的缺點