EDXRF原理介紹

1、EDXRF原理介紹X射線熒光光譜分析的基本原理 當(dāng)能量高于原子內(nèi)層電子結(jié)合能的高能X射線與原子發(fā)生碰撞時(shí)，驅(qū)逐一個(gè)內(nèi)層電子而出現(xiàn)一個(gè)空穴，由于原子核引力的作用，需要從其較外電子層上吸引一個(gè)電子來(lái)補(bǔ)充，這時(shí)原子處于激發(fā)態(tài)，其相鄰電子層上電子補(bǔ)充到內(nèi)層空穴后，本身產(chǎn)生的空穴由其外層上電子再補(bǔ)充，直至最外層上的電子從空間捕獲一個(gè)自由電子，原子又回到穩(wěn)定態(tài)（基態(tài)）。X射線熒光光譜分析的基本原理 這種電子從外層向內(nèi)層遷移的現(xiàn)象被稱為電子躍遷。由于外層電子所攜帶的能量要高于內(nèi)層電子，它在產(chǎn)生躍遷補(bǔ)充 到內(nèi)層空穴后，多余的能量就被釋放出來(lái)，這些能量是以電磁波的形式被釋放的。而這一高頻電磁波的頻率正好在X波段

2、上，因此它是一種X射線,稱X-熒光。因?yàn)槊糠N元素原子的電子能級(jí)是特征的，它受到激發(fā)時(shí)產(chǎn)生的X-熒光也是特征的。 X射線熒光光譜分析的基本原理 K層電子被逐出后,其空穴可以被外層中任一電子所填充，從而可產(chǎn)生一系列的譜線，稱為K系譜線：由L層躍遷到K層輻射的X射線叫K射線,由M層躍遷到K層輻射的X射線叫K射線。同樣,L層電子被逐出可以產(chǎn)生L系輻射。如果入射的X射線使某元素的K層電子激發(fā)成光電子后L層電子躍遷到K層，此時(shí)就有能量E釋放出來(lái)，且E=EK-EL，這個(gè)能量是以X射線形式釋放，X射線熒光光譜分析的基本原理 產(chǎn)生的就是K射線，同樣還可以產(chǎn)生K射線 L系射線等。 在看熒光譜圖時(shí)能看K線就晝用K線

3、并且要判斷某元素是否存在時(shí)光有Ka線還不能說(shuō)明問(wèn)題需要K 或L線系來(lái)輔助。X熒光激發(fā)源 為使被測(cè)物質(zhì)產(chǎn)生特征X-射線，即X-熒光，需要用能量較高的光子源激發(fā)。光子源可以是X-射線，也可以是低能量的-射線，還可以是高能量的加速電子或離子。對(duì)于一般的能譜技術(shù)，為了實(shí)現(xiàn)激發(fā)，常采用下列方法a. 放射性同位素物質(zhì)具有連續(xù)發(fā)出低能-射線的能力，這種能力可以用來(lái)激發(fā)物質(zhì)的X熒光。用于源激發(fā)使用的放射性同位素主要是: 55Fe（鐵）、109Cd（鎘）、241Am（镅）、244Cm （鋦）等 .X熒光激發(fā)源 源激發(fā)具有單色性好，信噪比高，體積小，重量輕的特點(diǎn)，可制造成便攜式或簡(jiǎn)易式儀器。但是源激發(fā)功率低，熒光

4、強(qiáng)度低，測(cè)量靈敏度較低。另一方面，一種放射性同位素源的能量分布較為狹窄，僅能有效分析少量元素，因此，有時(shí)將兩種甚至三種不同的放射性同位素源混合使用，以分析更多的元素。X熒光激發(fā)源b. 管激發(fā) 管激發(fā)是指使用X-射線管做為激發(fā)源。X-射線管是使用密封金屬管，通過(guò)高壓使高速陰極電子束打在陽(yáng)極金屬材料鈀上（如Mo靶、Rh靶、W靶、Cu靶等），激發(fā)出X-射線，X-射線經(jīng)過(guò)(X射線)管側(cè)窗或端窗、并經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直后，照射被測(cè)物質(zhì)激發(fā)X-熒光。 由于X-射線管發(fā)出的X-射線強(qiáng)度較高，因此，能夠有效激發(fā)并測(cè)量被測(cè)物質(zhì)中所含的痕量元素。另一方面X-射線管的高壓和電流可以隨意調(diào)整，能夠獲得不同能量分布的X-射線，結(jié)合

5、使用濾光片技術(shù)，可以選擇激發(fā)更多的元素。X-射線熒光能譜 物質(zhì)是由一種元素或多種元素組成的。當(dāng)光子源照射到物質(zhì)上時(shí)，物質(zhì)中各種元素發(fā)出混和在一起的各自特征的X熒光。這些特征的X熒光具有特征的波長(zhǎng)或能量，每種熒光的強(qiáng)度與物質(zhì)中發(fā)出該種熒光元素的濃度相關(guān)。 為了區(qū)分混和在一起的各元素的X-熒光，常采用兩種分光技術(shù)，一是通過(guò)分光晶體對(duì)不同波長(zhǎng)的X-熒光進(jìn)行衍射而達(dá)到分光目的，然后用探測(cè)器探測(cè)不同波長(zhǎng)處X-熒光強(qiáng)度，這項(xiàng)技術(shù)稱為波長(zhǎng)色散光譜。X-射線熒光能譜 另一項(xiàng)技術(shù)是首先使用探測(cè)器接收所有不同能量的X-熒光，通過(guò)探測(cè)器轉(zhuǎn)變成電脈沖信號(hào)，經(jīng)前置放大后，用多道脈沖高度分析器（MPHA）進(jìn)行信號(hào)處理，得

6、到不同能量X-熒光的強(qiáng)度分布譜圖，即能量色散光譜，簡(jiǎn)稱X-熒光能譜。能量色散X-熒光的探測(cè)器 X-熒光是波長(zhǎng)極短的電磁波，為非可見(jiàn)光，需要使用探測(cè)器進(jìn)行探測(cè)，探測(cè)器可以將X-熒光電磁波信號(hào)轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)。依分辨率高低檔次由低至高常用的探測(cè)器有NaI晶體閃爍計(jì)數(shù)器，充氣（He, Ne, Ar, Kr, Xe等）正比計(jì)數(shù)管器、HgI2晶體探測(cè)器、半導(dǎo)體致冷Si PIN 探測(cè)器、高純硅晶體探測(cè)器、高純鍺晶體探測(cè)器、電致冷或液氮致冷Si（Li）鋰漂移硅晶體探測(cè)器、Ge（Li）鋰漂移鍺探測(cè)器等。 能量色散X-熒光的探測(cè)器 探測(cè)器的性能主要體現(xiàn)在對(duì)熒光探測(cè)的檢出限、分辨率、探測(cè)能量范圍的大小等方面。 低檔探測(cè)器有效檢測(cè)元素?cái)?shù)量少，對(duì)被測(cè)物質(zhì)中微量元素較難檢測(cè)，分辨率一般在7001100eV，一般可分析材料基體中元素?cái)?shù)量較少，元素間相鄰較遠(yuǎn)，含量較高的單個(gè)元素。 中檔探測(cè)器有效檢測(cè)元素?cái)?shù)量稍多，對(duì)痕量元素較難檢測(cè)，分辨率一般在200300eV，一般用于檢測(cè)的對(duì)象元素不是相鄰元素，元素相鄰較遠(yuǎn)（至少相隔1-2個(gè)元素以上），基體內(nèi)各元素間影響較小。 能量色散X-熒光的探測(cè)器 高檔探測(cè)器可以同時(shí)對(duì)不同濃度所有元素（一般從Na至U）進(jìn)行檢測(cè)，分辨率一般在150180eV?？赏瑫r(shí)測(cè)定元素周期表中Na-U范圍的任何元素。對(duì)痕量檢測(cè)可達(dá)幾個(gè)ppm量級(jí)。X-熒光能譜定性定量分析 對(duì)采集到的X-熒光能譜進(jìn)