波長色散型X射線熒光光譜儀與能量色散型X射線熒光光譜儀的區(qū)別

1、波長色散型X射線熒光光譜儀與能量色散型 X射線熒光光譜儀的區(qū)別 一. X射線熒光分析儀簡介X射線熒光分析儀是一種比較新型的可以對多元素進(jìn)行快速同事測定的儀器。在X射線激發(fā)下，被測元素原子的內(nèi)層電子發(fā)生能級躍遷而發(fā)出次級X射線（X-熒光）。波長和能量是從不同的角度來觀察描述 X射線所采用的兩個物理量。波長 色散型X射線熒光光譜儀（WD-XRF）。是用晶體分光而后由探測器接受經(jīng)過衍射 的特征X射線信號。如果分光晶體和控測器做同步運(yùn)動，不斷地改變衍射角，便 可獲得樣品內(nèi)各種元素所產(chǎn)生的特征 X射線的波長及各個波長X射線的強(qiáng)度，可 以據(jù)此進(jìn)行特定分析和定量分析。該種儀器產(chǎn)生于 50年代，由于可以對復(fù)雜

2、體進(jìn) 行多組同事測定，受到關(guān)注，特別在地質(zhì)部門，先后配置了這種儀器，分析速度 顯著提高，起了重要作用。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步在 60年代初發(fā)明了半導(dǎo)體探測儀 器后，對X熒光進(jìn)行能譜分析成為可能。能譜色散型X射線熒光光譜儀（ED-XRF ）, 用X射線管產(chǎn)生原級X射線照射到樣品上，所產(chǎn)生的特征X射線（熒光）這節(jié)進(jìn) 入SI（LI）探測器，便可以據(jù)此進(jìn)行定性分析和定量分析，第一胎 ED-XRF是1969年問 世的。近幾年來，由于商品ED-XRF儀器及儀表計算機(jī)軟件的發(fā)展，功能完善， 應(yīng)用領(lǐng)域拓寬，其特點(diǎn)，優(yōu)越性日益搜到認(rèn)識，發(fā)展迅猛。二波長色散型X射線熒光光譜儀與能量色散型 X射線熒光光譜儀的區(qū)別雖然光

3、波色散型（ED-XRF） X射線熒光光譜儀與能量色散型（ED-XRF） X射線熒光 光譜儀同屬于X射線熒光分析儀，它產(chǎn)生信號的方法相同，最后得到的波譜也極 為相似，單由于采集數(shù)據(jù)的方式不同， WD-XRF （波譜）與WD-XRF（能譜）在原理和 儀器結(jié)構(gòu)上有所不同，功能也有區(qū)別。（一）原理區(qū)別X射線熒光光譜法，是用X射線管發(fā)出的初級線束輻照樣品，激發(fā)各化學(xué)元素發(fā) 出二次譜線（X-熒光）。波長色散型熒光光儀（WD-XRF ）是用分光近體將熒光光 束色散后，測定各種元素的特征 X射線波長和強(qiáng)度，從而測定各種元素的含量。 而能量色散型熒光光儀（ED-XRF ）是借組高分辨率敏感半導(dǎo)體檢查儀器與多道分

4、 析器將未色散的X射線熒光按光子能量分離X色線光譜線，根據(jù)各元素能量的高 低來測定各元素的量，由于原理的不同，故儀器結(jié)構(gòu)也不同。（二）結(jié)構(gòu)區(qū)別 波長色散型熒光光譜儀（WD-XRF）, 一般由光源（X-射線管），樣品室，分光晶體 和檢測系統(tǒng)等組成。為了準(zhǔn)且測量衍射光束與入射光束的夾角，分光晶體系安裝 在一個精密的測角儀上，還需要一龐大而精密并復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動裝置。 由于晶體 的衍射，造成強(qiáng)度的損失，要求作為光源的X射線管的功率要打，一般為2-3千瓦, 單X射線管的效率極低，只有1%的功率轉(zhuǎn)化為X射線輻射功率，大部分電能均轉(zhuǎn) 化為而能產(chǎn)生高溫，所以X射線管需要專門的冷卻裝置（水冷或油冷），因此波 譜

5、儀的價格往往比能譜儀高。能量色散型熒光光譜儀（DE-XRF）, 一般由光源（X-線管），樣品室何檢測系統(tǒng)等 組成，與波長色散型熒光光儀的區(qū)別在于他不分光晶體，由于這一特點(diǎn)，是能量色散型熒光光儀具有如下的優(yōu)點(diǎn)：1 .儀器結(jié)構(gòu)簡單，省略了晶體的精密運(yùn)動裝置，野無需精確調(diào)整。還避免了晶 體衍射所照成的前度損失，光源使用的X射線管功率低，一般在100W一下, 不需要昂貴的高壓發(fā)生器和冷卻系統(tǒng)，空氣冷卻即刻，節(jié)省電力。2 .能量色散型熒光光儀的光源，樣品，檢測器彼此靠得越近，X射線的利用率很高，不需要光學(xué)聚集，在累計整個光譜時，對樣品位置變化不象波長色 散型熒光光儀那樣敏感，對樣品形狀也無特殊要求。3

6、.在能量色散譜儀中，樣品發(fā)出的全部特征X射線光子同時進(jìn)入檢測器，這樣 奠定了使用多道分析器和熒光同時累計和現(xiàn)實(shí)全部能譜（包括背景）睇基 礎(chǔ)，也能清楚地表明背景和干擾線。因此，半導(dǎo)體檢測器X射線光譜儀能比晶體X射線光譜儀快而方便地完成定性分析工作。4 .能量色散發(fā)的一個附帶有點(diǎn)事測量整個分析線沖高度分部的積分程度，而不是封頂強(qiáng)度。因此，減小了化學(xué)狀態(tài)引起的分析線波長的漂移影響。由于 同時累積還減少了一起的漂移影響，提高凈計算的統(tǒng)計精度，可迅速而方 便地用各種方法處理光譜。同時累積觀察和測量所有元素，而不是按特定 譜線分析特定元素。因此，減少偶然錯誤判斷某元素的可能性。（三）功能區(qū)別考慮到各種情況

7、，能量色散型熒光儀和波長色散型熒光儀的檢測限基本相同。但在（高能光子）范圍內(nèi)能量色散的分辨率好些，在長波（低能光子）范圍內(nèi), 波長色散的分辨率好些。就定性分析而言，在分析多種元素時能量色散優(yōu)于單 道晶體譜儀。就測量個別分析元素而言，波長色散好些。如果分析的元素事先 不知道，用能量色散較好，而分析元素已知則用多道晶體色散儀好。對易受放 射性損傷的樣品，如果液體，有機(jī)物（可能發(fā)生輻射分解），玻璃品，工藝品（可能發(fā)生褪色）等，用能量色散型熒光散型熒光儀分析特別有利。能量色散型熒光儀很適合動態(tài)系統(tǒng)的研究。如在催化，腐蝕，老化，磨損，改性和能量 轉(zhuǎn)換等與表面化學(xué)過程有關(guān)的研究?？傊芰可⑿蜔晒夂筒ㄩL

8、色散型熒光折兩種儀器，各有所有點(diǎn)和不足，它 們只能互補(bǔ)，而不能替代。,WD-XRF與ED-XRF的簡明比較項目波長色散型能量色散性原來X熒光經(jīng)晶體分光，在不 同衍射角測量不同元素 的特征線X熒光直接進(jìn)入檢測器， 經(jīng)電子學(xué)系統(tǒng)處理得到 不同兀素（不同能重）的X熒光能譜結(jié)構(gòu)未滿足全波段需要，配置 多塊晶體，根據(jù)單道掃描 和多道同時測定的需要， 設(shè)置掃描機(jī)構(gòu)和若干固 定通道無掃描機(jī)構(gòu)，只用一個檢 查器和多道脈沖分析器， 結(jié)構(gòu)簡單得多，無轉(zhuǎn)動 件，可靠性高X-光管高功率，要高容量冷卻系 統(tǒng)，管壽命短低功率，不許冷卻水，管 壽命水檢測器正比計數(shù)器，和入，晶體， 檢測器肩關(guān)SI(LI),用LN冷卻靈敏度v

9、 g /致輕基體/縱其他10-102 g / 縱準(zhǔn)確度取決于表樣取決于表樣精密度很好低濃度時不如WD系統(tǒng)穩(wěn)定性需作周期性漂移校正，定 期工作曲線好，工作曲線可長時間使 用方便性好分析速度單道慢，多道快快人員要求較局樣品表面要求平坦要求不圖價格$18-45萬/臺（其中單道掃描$ 18-25萬/臺）$6-11萬/臺（其中嬌小型的$ 6-7萬/臺）測定元素范圍有5, B-U有11, Na-U,特殊薄窗時可有8, O-U多道同時式光譜儀的優(yōu)點(diǎn)，有以下幾個方面我們知道X射線熒光光譜儀的分析精度依賴于特征譜線的總計數(shù)，要想達(dá)到某個分析精度，總計數(shù)要達(dá)到某個值才能保證。多道同時式分析儀，因?yàn)楦鱾€通道同時工作

10、，這樣測試時間就可以設(shè)定為最難滿足精度的元素通道所需的時間。由于只需考慮最難滿足精度的元素的測定時間，總測定時間就是這個時間，一般幾十秒到2、3百秒。根據(jù)這個時間，多道同時式分析儀一般只需要選用小功率 X光管（一般幾百瓦）即可滿足對總計熟慮的要求。 優(yōu)點(diǎn)1,小功率X光管和高壓電源及冷卻系統(tǒng)的成本低和壽命長，故障率低，維護(hù)量小。我們知道高精度測角儀是掃描式X射線熒光光譜儀的核心部件，對角度精度要求很高，由于要保證在所有測量過程中高精度的運(yùn)動，對可靠性要求很高，技術(shù)難度和維護(hù)成本也高。使用測角儀，每次要測量某個元素的特征X射線，都要準(zhǔn)確運(yùn)動到對應(yīng)的角度，即使再好的角度重復(fù)性，也不能保證沒有誤差，

11、總會或多或少帶來計數(shù)率誤差。而多道同時式分析儀不需要測角儀，而代之以晶體角度固定的多個道，沒有運(yùn)動部件，維護(hù)量和可靠性容易保證。 根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn)，在其他影響技術(shù)率穩(wěn)定性的條件（恒溫、流氣密度穩(wěn)定、高壓電源穩(wěn)定性等）保證的比較好的情況下， 計數(shù)率穩(wěn)定性非常接近理論統(tǒng)計漲落，這是多道同時式分析儀一個突出的優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)2,分光系統(tǒng)無運(yùn)動部件，計數(shù)率精度可以達(dá)到很高水平。由于多道同時工作，對時間的壓力不大，特征譜線計數(shù)率可以不用那么高，對熒光信號處理的速度要求也就不那么高，一般保證通過率幾萬 cps就夠用了。這也是國內(nèi)目前還只有多道同時式分析儀的原因。優(yōu)點(diǎn)3,對信號處理電路要求較低。說完優(yōu)點(diǎn)，再說缺點(diǎn)1 ,由于采用多個通道，每個通道都需要獨(dú)立的分光器，衍射晶體，探測器，放大器和多道脈沖處理器，加起來成本也還是比較高。2,通道數(shù)量總是要受到結(jié)構(gòu)的限制，不可能很多，這也是多道同時式分析儀一般用在行業(yè) 應(yīng)用的原因一一分析元素的數(shù)量有限。RoHS應(yīng)用雖然分析的元素數(shù)量有限，但基體元素很 多很雜，因?yàn)樵诙窟^程中必須考慮基體元素的影響，原則上需要測試基體元素，所以也不太實(shí)用。但對水泥、玻璃、陶瓷、鋼鐵等行業(yè)，還是比較好的選擇。皮實(shí)，精度也相當(dāng)好。多固定道的的優(yōu)缺點(diǎn)和單通道掃描式儀器的優(yōu)缺點(diǎn)是互相印證的，1,分析元素的數(shù)量不受限制，除了最輕的幾個元素外幾乎可以作全元素分析。這是優(yōu)點(diǎn)。