X熒光光譜儀(XRF)由激發(fā)源(X射線管)和探測系統(tǒng)構(gòu)成。X射線管產(chǎn)生入射X射線(次X射線),激發(fā)被測樣品,產(chǎn)生X熒光(二次X射線),探測器對X熒光行檢測。
原理
受激發(fā)的樣品中的每種元素會放射出二次X射線,并且不同的元素所放射出的二次X射線具有定的能量性或波長性。探測系統(tǒng)測量這些放射出來的二次X射線的能量及數(shù)量。然后,儀器軟件將探測系統(tǒng)所收集到的信息轉(zhuǎn)換成樣品中各種元素的種類及含量。
元素的原子受到能輻射激發(fā)而引起內(nèi)層電子的躍遷,同時發(fā)射出具有定殊性波長的X射線,根據(jù)莫斯萊定律,熒光X射線的波長λ與元素的原子序數(shù)Z有關(guān),其數(shù)學(xué)關(guān)系如下:
λ=K(Z− s) −2
式中K和S是常數(shù)。
而根據(jù)量子理論,X射線可以看成由種量子或光子組成的粒子,每個光具有的能量為:
E=hν=h C/λ
式中,E為X射線光子的能量,單位為keV;h為普朗克常數(shù);ν為光波的頻率;C為光速。
因此,只要測出熒光X射線的波長或者能量,就可以知道元素的種類,這就是熒光X射線定性分析的基礎(chǔ)。此外,熒光X射線的強度與相應(yīng)元素的含量有定的關(guān)系,據(jù)此,可以行元素定量分析。
優(yōu)缺點
優(yōu)點
a) 分析速度快。測定用時與測定度有關(guān),但般都很短,10~300秒就可以測樣品中的待測元素。
b) X射線熒光光譜跟樣品的化學(xué)結(jié)合狀態(tài)無關(guān),而且跟固體、粉末、液體及晶質(zhì)、非晶質(zhì)等物質(zhì)的狀態(tài)也基本上沒有關(guān)系。(氣體密封在容器內(nèi)也可分析)但是在分辨率的測定中卻可看到有波長變化等現(xiàn)象。別是在軟X射線范圍內(nèi),這種效應(yīng)更為顯著。波長變化用于化學(xué)位的測定 。
c) 非破壞分析。在測定中不會引起化學(xué)狀態(tài)的改變,也不會出現(xiàn)試樣飛散現(xiàn)象。同試樣可反復(fù)多次測量,結(jié)果重現(xiàn)性好。
d) X射線熒光分析是種物理分析方法,所以對在化學(xué)性質(zhì)上屬同族的元素也能行分析。
e) 分析度。目前含量測定已經(jīng)達到ppm別。
f) 制樣簡單,固體、粉末、液體樣品等都可以行分析。
缺點
a) 定量分析需要標樣。
b)對輕元素的靈敏度要低些。
c)容易受相互元素干擾和疊加峰影響。