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 當能量高于原子內(nèi)層電子結合能的高能X射線與原子發(fā)生碰撞時，驅(qū)逐一個內(nèi)層電子而出現(xiàn)一個空穴，由于原子核引力的作用，需要從其較外電子層上吸引一個電子來補充，這時原子處于激發(fā)態(tài)，其相鄰電子層上電子補充到內(nèi)層空穴后，本身產(chǎn)生的空穴由其外層上電子再補充，直至最外層上的電子從空間捕獲一個自由電子，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)生躍遷補充 到內(nèi)層空穴后，多余的能量就被釋放出來，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。因為每種元素原子的電子能級是特征的，它受到激發(fā)時產(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，此時就有能量E釋放出來，且E=EK-EL，這個能量是以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。 在看熒光譜圖時能看K線就晝用K線

3、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。X熒光激發(fā)源 為使被測物質(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。對于一般的能譜技術，為了實現(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，可制造成便攜式或簡易式儀器。但是源激發(fā)功率低，熒光

4、強度低，測量靈敏度較低。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，通過高壓使高速陰極電子束打在陽極金屬材料鈀上（如Mo靶、Rh靶、W靶、Cu靶等），激發(fā)出X-射線，X-射線經(jīng)過(X射線)管側窗或端窗、并經(jīng)過準直后，照射被測物質(zhì)激發(fā)X-熒光。 由于X-射線管發(fā)出的X-射線強度較高，因此，能夠有效激發(fā)并測量被測物質(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，結合

5、使用濾光片技術，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。當光子源照射到物質(zhì)上時，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或能量，每種熒光的強度與物質(zhì)中發(fā)出該種熒光元素的濃度相關。 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，一是通過分光晶體對不同波長的X-熒光進行衍射而達到分光目的，然后用探測器探測不同波長處X-熒光強度，這項技術稱為波長色散光譜。X-射線熒光能譜 另一項技術是首先使用探測器接收所有不同能量的X-熒光，通過探測器轉(zhuǎn)變成電脈沖信號，經(jīng)前置放大后，用多道脈沖高度分析器（MPHA）進行信號處理，得

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