现代分析测试技术-第一章-XRF(第3-4节)

1、1现代分析测试技术现代分析测试技术Modern analytic and testing technologies 讲授教师：林旭聪讲授教师：林旭聪 ( (教授教授) )Institutions：福州大学化学学院福州大学化学学院Address：旗山校区杨鸿耀楼：旗山校区杨鸿耀楼433433室室1.3 基体效应基体效应：X射线荧光光谱分析是一种比较分析。该技术通过与已知成分的标样具有的X射线强度比较来进行的，测量的结果是相对值。 基体就是样品中除了被测元素外的其它成分。 基体效应就是基体对分析元素的影响。1.3 基体效应基体效应第一类：基体化学组成的影响。设样品中由A、B、C、D等元素组成，A元

2、素是分析元素，则B、C、D等元素就是基体。当原级X射线照射祥品，元素A原子发射出特征谱线，一部分被基体和A元素自身吸收，特征X射线强度要比原来强度小，称为吸收效应吸收效应。另外，分析元素A可能受到基体中元素如B、C的特征X射线激发，元素A的特征X射线强度将不规则地增加，称为增强效应增强效应。基体对分析元素分析线强度的影响分为两类：初级吸收效应初级吸收效应二级吸收效应二级吸收效应谱线激发效应谱线激发效应背景介质背景介质 吸收系数吸收系数1.3 基体效应基体效应第二类：样品物理特征的影响如样品的表面结构、颗粒度、密度不均匀性等。在给定的压力下，粒度越小，在给定的压力下，粒度越小，XRFXRF强度越

3、大。强度越大。表面效应：分析层分析层分析层分析层矿物效应：案例案例3-13-1案例案例3-23-2案例案例3-33-3二二次次荧荧光？光？案例案例3-43-4化学成分的变化化学成分的变化案例案例3-53-5案例案例3-63-6252627281.4 定性定性/定量分析定量分析莫斯莱定律莫斯莱定律: : 原子序数原子序数Z与与X射线波长之间的关系射线波长之间的关系 v 不同的元素具有不同的特征不同的元素具有不同的特征X射线，根据特征谱线的波长，射线，根据特征谱线的波长，可以判断元素的存在，即定性分析。可以判断元素的存在，即定性分析。1= ()K ZS定性分析：定性分析：布拉格方程布拉格方程: :

4、 2d sin= n 波长为波长为的的X射线荧光入射到晶面间距为射线荧光入射到晶面间距为d的晶体上，的晶体上，入射角入射角满足方程式的情况下，才能引起干涉。满足方程式的情况下，才能引起干涉。测出角度测出角度，就知道，就知道，再按莫斯莱公式便可确定被测元素。，再按莫斯莱公式便可确定被测元素。301.1.如果检测样品中某个指定元素，只需选择合适的测量条件，如果检测样品中某个指定元素，只需选择合适的测量条件，并对该元素的主要谱线进行定性扫描，从扫描谱图即可对该元并对该元素的主要谱线进行定性扫描，从扫描谱图即可对该元素存在与否予以确定。素存在与否予以确定。2. 2. 若需对未知样品中所有元素进行定性，

5、则需要用不同的测量若需对未知样品中所有元素进行定性，则需要用不同的测量条件和扫描条件编制若干个扫描程序段，对元素周期表中条件和扫描条件编制若干个扫描程序段，对元素周期表中5 5B B9292U U的所有元素进行全程扫描。根据的所有元素进行全程扫描。根据X X射线特征谱线波长及对应的射线特征谱线波长及对应的2 2角，对扫描图谱中的谱峰逐一定性判别。角，对扫描图谱中的谱峰逐一定性判别。3132 晶体LiF200 2d0.402nm 2/（）原子序数元素谱线级数波长/nm能量/kev57.4284PoL620.0967212.7657.4660NdL510.193556.3857.4790ThL22

6、0.0967912.7557.8747AgK240.0487025.3457.5226FeK10.193726.3757.5582PbL 320.0969112.73表：X射线波长及2角表（部分）一、测量条件的选择一、测量条件的选择 根据具体样品分析要求来确定，全分析则选用铑根据具体样品分析要求来确定，全分析则选用铑(Rh)靶靶X光管。光管。 1.测量条件测量条件 X光管：在额定功率下，使用大的管电压和小的管电流，光管：在额定功率下，使用大的管电压和小的管电流， 4kW管为管为50kV-70mA或或40kV-90mA； 3kW管为管为50kV-50mA或或40kV-60mA。 滤光片、准直器、

7、狭缝（宽、中、细）滤光片、准直器、狭缝（宽、中、细） 分光晶体和探测器以及光路中介质条件。分光晶体和探测器以及光路中介质条件。 2. 扫描条件扫描条件 扫描的扫描的2角度范围角度范围 速度速度 步长步长 案例案例4-14-1二、谱峰的鉴别二、谱峰的鉴别 根据特征根据特征X射线的波长或能量来鉴定元素的。射线的波长或能量来鉴定元素的。 通过晶体衍射进行波长色散，通过晶体衍射进行波长色散， 布拉格公式布拉格公式 2 d sin=n。 扫描得到被分析样品的扫描得到被分析样品的X射线荧光光谱图，读出峰的衍射角射线荧光光谱图，读出峰的衍射角位置位置(2角角)，检索衍射角度表（，检索衍射角度表（2-谱线表）

8、，查出这个角度位谱线表），查出这个角度位置上的峰可能的元素谱线。置上的峰可能的元素谱线。 三、图谱解谱：三、图谱解谱： 确定强度最大峰确定强度最大峰22位置的角度，查位置的角度，查“2-2-谱线表谱线表”，找出此强度最大的峰是元素的找出此强度最大的峰是元素的KK或或LL线；线； 在在“谱线谱线-2-2表表”上查出此元素的其它谱线的上查出此元素的其它谱线的22位置位置的角度，在定性扫描谱图上将它们找出来；的角度，在定性扫描谱图上将它们找出来； 在定性扫描谱图上再确定除已确认的谱线外的其余峰中在定性扫描谱图上再确定除已确认的谱线外的其余峰中强度最大的峰的强度最大的峰的22位置的角度，查位置的角度，

9、查“2-2-谱线表谱线表”，找出此强，找出此强度最大的峰是那个元素的度最大的峰是那个元素的KK或或LL线；线； 重复步骤、，直到所有的峰确定为止。重复步骤、，直到所有的峰确定为止。 36 青铜器件的定性扫描图青铜器件的定性扫描图LiF(200)下面以图617为例加以说明： 青铜器件的定性扫描图青铜器件的定性扫描图LiF(200) 强度最大的峰的2位置的角度为45.03, 查“2-谱线表”，CuK线； 在“谱线-2表”上查出Cu的CuK线和CuK、CuK的二次线的2角度分别为：40.45、87.50和99.96，在图上找出来； 剩下峰中强度最大的峰的2位置的角度为14.04, 查“2-谱线表”，

10、SnK线； 在“谱线-2表”上查出Sn的SnK、SnL、SnL1、SnL2、SnL3和SnL1线的2角度分别为：12.43、126.77、114.41、104.09、110.37和96.37，在扫描图上将它们找出来； 3940定量分析定量分析1、校正曲线法：、校正曲线法：定量分析是对样品中指定元素进行准确定量测定。定量分析需定量分析是对样品中指定元素进行准确定量测定。定量分析需要一组标准样品做参考。常规定量分析一般需要要一组标准样品做参考。常规定量分析一般需要5个以上的标准个以上的标准样品才能建立较可靠的工作曲线。样品才能建立较可靠的工作曲线。2、内标法：、内标法：在所有标样和试样中加入一定量的内标元素在所有标样和试样中加入一定量的内标元素B，测量标样和试，测量标样和试样中分析元素样中分析元素A和内标元素和内标元素B的分析线纯强度，根据标样数据作的分析线纯强度，根据标样数据作出出IAIBCA的校准曲线。将试样得到的强度比，在校准曲线的校准曲线。将试样得到的强度比，在校准曲线上找出分析元素的浓度。上找出分析元素的浓度。413、标准添加法：、标准添加法：为了作校准曲线用的与试样同类的标样不能得到时，用这种标为了作校准曲线用的与试样同类的标样不能得到时，用