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x射線熒光光譜分析儀原理
發(fā)布時(shí)間：2018-09-21瀏覽次數(shù)：2271返回列表
x射線熒光光譜分析儀原理
能量色散x射線熒光光譜分析
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)逐壹個(gè)內(nèi)層電子而出現(xiàn)壹個(gè)空穴，使整個(gè)原子體系處于不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)原子壽命約過程稱為馳過程。馳豫過程既可以是非輻射躍遷，也可以是輻射躍遷。當(dāng)較外層的電子躍遷到空穴時(shí)，所釋放的能量隨即在原子內(nèi)部被吸收而逐出較外層的另壹個(gè)次級光電子，此稱為俄歇效應(yīng)，亦稱次級光電效應(yīng)或無輻射效應(yīng)，所逐出的次級光電子稱為俄歇電子。
它的能量是特征的，與入射輻射的能量無關(guān)。當(dāng)較外層的電子躍入內(nèi)層空穴所釋放的能量不在原子內(nèi)被吸收，而是以輻射形式放出，便產(chǎn)生X 射線熒光，其能量等于兩能級之間的能量差。因此，X射線熒光的能量或波長是特征性的，與元素有壹壹對應(yīng)的關(guān)系。 K層電子被逐出后,其空穴可以被外層中 任壹電子所填充，從而可產(chǎn)生壹系列的譜線，稱為K系譜線：由L層躍遷到K層輻射的X射線叫Kα射線,由M層躍遷到K層輻射的X射線叫Kβ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ΔE釋放出來，且ΔE=EK-EL，這個(gè)能量是以X射線形式釋放，產(chǎn)生的就是Kα 射線，同樣還可以產(chǎn)生Kβ射線 ，L系射線等。莫斯萊(H.G.Moseley) 發(fā)現(xiàn)，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 這就是莫斯萊定律，式中K和S是常數(shù)，因此,只要測出熒光X射線的波長,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(qiáng)度與相應(yīng)元素的含量有壹定的關(guān)系，據(jù)此，可以進(jìn)行元素定量分析。
利用X射線管，施加高電壓以加速電子，使其沖撞金屬陽(對陰)從而產(chǎn)生X射線。從設(shè)計(jì)上分為橫窗型(side window type)和縱窗型(end window type)兩種X射線管，都是設(shè)計(jì)成能夠把X射線均勻得照射在樣品表面的結(jié)構(gòu)。
X射線窗口，壹般使用的是鈹箔。陰(也叫做：靶材)則多使用是鎢(W)、銠(Rh)、鉬(Mo)、鉻(Cr)等材料。這些靶材的使用是依據(jù)分析元素的不同而使用不同材質(zhì)。原則上分析目標(biāo)元素與靶材的材質(zhì)不同。
如何利用熒光X射線進(jìn)行定量分析
在包含某種元素1的樣品中，照射壹次X射線，就會產(chǎn)生元素1的熒光X射線，不過這個(gè)時(shí)候的熒光X射線的強(qiáng)度會隨著樣品中元素A的含量的變化而改變。元素1的含量多，熒光X射線的強(qiáng)度就會變強(qiáng)。注意到這壹點(diǎn)，如果預(yù)先知道已知濃度樣品的熒光X射線強(qiáng)度，就可以推算出樣品中元素A的含量。
利用熒光X射線進(jìn)行定量分析的時(shí)候，大致分為3個(gè)方法。壹個(gè)是制作測量線的方法(經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法)。這個(gè)方法是測定幾點(diǎn)實(shí)際的已知濃度樣品，尋求想測定元素的熒光X射線強(qiáng)度和濃度之間的關(guān)系，以其結(jié)果為基礎(chǔ)測定未知樣品取得熒光X射線，從而得到濃度值。
另壹個(gè)方法是理論演算的基礎(chǔ)參數(shù)法(FP法)。這個(gè)方法在完全了解樣品的構(gòu)成和元素種類前提，利用計(jì)算的各個(gè)熒光X射線強(qiáng)度的理論值，推測測定得到未知樣品各個(gè)元素的熒光X射線強(qiáng)度的組成壹致。
NBS- GSC法也稱作理論Alpha系數(shù)法。它是基于熒光X射線激發(fā)的基本原理，從理論上使用基本物理參數(shù)計(jì)算出樣品中每個(gè)元素的壹次和二次特征X射線熒光強(qiáng)度的?；诖嗽儆?jì)算Lachance綜合校正系數(shù)，然后使用這些理論α系數(shù)去校正元素間的吸收增應(yīng)。它與經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法不同，這些校正系數(shù)是從“理論”上取得的，而非建立在“經(jīng)驗(yàn)”上。因而它也不需要那麼多的標(biāo)樣，只要少數(shù)標(biāo)樣來校準(zhǔn)儀器因子。
