EDXRF原理介绍ppt课件

EDXRF原理介紹,1,X射线荧光光谱分析的基本原理,当能量高于原子内层电子结合能的高能X射线与原子发生碰撞时，驱逐一个内层电子而出现一个空穴，由于原子核引力的作用，需要从其较外电子层上吸引一个电子来补充，这时原子处于激发态，其相邻电子层上电子补充到内层空穴后，本身产生的空穴由其外层上电子再补充，直至最外层上的电子从空间捕获一个自由电子，原子又回到稳定态（基态）。,2,X射线荧光光谱分析的基本原理,这种电子从外层向内层迁移的现象被称为电子跃迁。由于外层电子所携带的能量要高于内层电子，它在产生跃迁补充到内层空穴后，多余的能量就被释放出来，这些能量是以电磁波的形式被释放的。而这一高频电磁波的频率正好在X波段上，因此它是一种X射线,称X-荧光。因为每种元素原子的电子能级是特征的，它受到激发时产生的X-荧光也是特征的。,3,X射线荧光光谱分析的基本原理,K层电子被逐出后,其空穴可以被外层中任一电子所填充，从而可产生一系列的谱线，称为K系谱线：由L层跃迁到K层辐射的X射线叫K射线,由M层跃迁到K层辐射的X射线叫K射线。同样,L层电子被逐出可以产生L系辐射。如果入射的X射线使某元素的K层电子激发成光电子后L层电子跃迁到K层，此时就有能量E释放出来，且E=EK-EL，这个能量是以X射线形式释放，,4,X射线荧光光谱分析的基本原理,产生的就是K射线，同样还可以产生K射线L系射线等。在看熒光譜圖時能看K線就晝用K線并且要判斷某元素是否存在時光有Ka線還不能說明問題需要K或L線系來輔助。,5,X熒光激發源,为使被测物质产生特征X-射线，即X-荧光，需要用能量较高的光子源激发。光子源可以是X-射线，也可以是低能量的-射线，还可以是高能量的加速电子或离子。对于一般的能谱技术，为了实现激发，常采用下列方法a.放射性同位素物质具有连续发出低能-射线的能力，这种能力可以用来激发物质的X荧光。用于源激发使用的放射性同位素主要是:55Fe（铁）、109Cd（镉）、241Am（镅）、244Cm（锔）等.,6,X熒光激發源,源激发具有单色性好，信噪比高，体积小，重量轻的特点，可制造成便携式或简易式仪器。但是源激发功率低，荧光强度低，测量灵敏度较低。另一方面，一种放射性同位素源的能量分布较为狭窄，仅能有效分析少量元素，因此，有时将两种甚至三种不同的放射性同位素源混合使用，以分析更多的元素。,7,X熒光激發源,b.管激发管激发是指使用X-射线管做为激发源。X-射线管是使用密封金属管，通过高压使高速阴极电子束打在阳极金属材料钯上（如Mo靶、Rh靶、W靶、Cu靶等），激发出X-射线，X-射线经过(X射线)管侧窗或端窗、并经过准直后，照射被测物质激发X-荧光。由于X-射线管发出的X-射线强度较高，因此，能够有效激发并测量被测物质中所含的痕量元素。另一方面X-射线管的高压和电流可以随意调整，能够获得不同能量分布的X-射线，结合使用滤光片技术，可以选择激发更多的元素。,8,X-射线荧光能谱,物质是由一种元素或多种元素组成的。当光子源照射到物质上时，物质中各种元素发出混和在一起的各自特征的X荧光。这些特征的X荧光具有特征的波长或能量，每种荧光的强度与物质中发出该种荧光元素的浓度相关。为了区分混和在一起的各元素的X-荧光，常采用两种分光技术，一是通过分光晶体对不同波长的X-荧光进行衍射而达到分光目的，然后用探测器探测不同波长处X-荧光强度，这项技术称为波长色散光谱。,9,X-射线荧光能谱,另一项技术是首先使用探测器接收所有不同能量的X-荧光，通过探测器转变成电脉冲信号，经前置放大后，用多道脉冲高度分析器（MPHA）进行信号处理，得到不同能量X-荧光的强度分布谱图，即能量色散光谱，简称X-荧光能谱。,10,能量色散X-荧光的探测器,X-荧光是波长极短的电磁波，为非可见光，需要使用探测器进行探测，探测器可以将X-荧光电磁波信号转换成电脉冲信号。依分辨率高低档次由低至高常用的探测器有NaI晶体闪烁计数器，充气（He,Ne,Ar,Kr,Xe等）正比计数管器、HgI2晶体探测器、半导体致冷SiPIN探测器、高纯硅晶体探测器、高纯锗晶体探测器、电致冷或液氮致冷Si（Li）锂漂移硅晶体探测器、Ge（Li）锂漂移锗探测器等。,11,能量色散X-荧光的探测器,探测器的性能主要体现在对荧光探测的检出限、分辨率、探测能量范围的大小等方面。低档探测器有效检测元素数量少，对被测物质中微量元素较难检测，分辨率一般在7001100eV，一般可分析材料基体中元素数量较少，元素间相邻较远，含量较高的单个元素。中档探测器有效检测元素数量稍多，对痕量元素较难检测，分辨率一般在200300eV，一般用于检测的对象元素不是相邻元素，元素相邻较远（至少相隔1-2个元素以上），基体内各元素间影响较小。,12,能量色散X-荧光的探测器,高档探测器可以同时对不同浓度所有元素（一般从Na至U）进行检测，分辨率一般在150180eV。可同时测定元素周期表中Na-U范围的任何元素。对痕量检测可达几个ppm量级。,13,X-荧光能谱定性定量分析,对采集到的X-荧光能谱进行定