元素分析X射線熒光分析和電子探針分析

元素分析X射線熒光分析和電子探針分析X射線熒光分析和電子探針分析2X射線熒光光譜分析基礎(chǔ)知識

1923X射線熒光分析方法；

1950X射線熒光分析譜儀

1980X射線熒光譜儀

應(yīng)用：固體材料（礦物，陶瓷，建材，環(huán)境，金屬材料，薄膜，鍍層分析）元素分析X射線熒光分析和電子探針分析3XRF分析—

方法原理X射線熒光的產(chǎn)生

原子中的內(nèi)層（如K層）電子被X射線輻射電離后在K層產(chǎn)生一個(gè)正孔穴。外層（L層）電子填充K層孔穴時(shí)，會釋放出一定的能量，當(dāng)該能量以X射線輻射釋放出來時(shí)就可以發(fā)射特征X射線熒光。

元素分析X射線熒光分析和電子探針分析4XRF分析－原理熒光產(chǎn)率俄歇效應(yīng)與X射線熒光發(fā)射是兩種相互競爭的過程。對于原子序數(shù)小于11的元素，俄歇電子的幾率高。但隨著原子序數(shù)的增加，發(fā)射X射線熒光的幾率逐漸增加。重元素主要以發(fā)射X射線熒光為主。

元素分析X射線熒光分析和電子探針分析5XRF分析－原理Moseley定律1/2＝a（Z-b)X射線熒光頻率的平方根與元素的原子序數(shù)成正比。只要獲得了X射線熒光光譜線的波長就可以獲得元素的種類信息。XRF定性分析的基礎(chǔ)熒光X射線的強(qiáng)度與分析元素的質(zhì)量百分濃度成正比。是X射線熒光光譜的定量分析基礎(chǔ)。

元素分析X射線熒光分析和電子探針分析6XRF－裝置波長色散型X射線熒光光譜儀

利用分光晶體對X射線的波長進(jìn)行色散能量色散型X射線熒光光譜儀

利用半導(dǎo)體直接測量X射線的能量元素分析X射線熒光分析和電子探針分析7元素分析X射線熒光分析和電子探針分析8XRF－裝置元素分析X射線熒光分析和電子探針分析9XRF－裝置波長色散原理

Bragg方程

nλ＝2dsinθ

檢測器置于角度為2θ位置

一般需要10塊分光晶體

元素分析X射線熒光分析和電子探針分析10XRF－裝置X射線源一般分析重元素時(shí)采用鎢靶，分析輕元素時(shí)采用鉻靶

元素分析X射線熒光分析和電子探針分析11XRF－裝置－分光晶體

元素分析X射線熒光分析和電子探針分析12XRF-裝置－檢測器正比計(jì)數(shù)器常用于輕元素的分析CH4/ArX射線輻照電離元素分析X射線熒光分析和電子探針分析13XRF-裝置閃

計(jì)數(shù)器適合重元素的檢測

把X射線轉(zhuǎn)化為可見光元素分析X射線熒光分析和電子探針分析14XRF-裝置半導(dǎo)體計(jì)數(shù)器直接分析X射線的能量元素分析X射線熒光分析和電子探針分析15XRF－能量色散型采用高分辨率的半導(dǎo)體檢測器直接測量X射線熒光光譜線的能量

結(jié)構(gòu)小的優(yōu)點(diǎn)

檢測靈敏度可以提高2～3個(gè)數(shù)量級

不存在高次衍射譜線的干擾

一次全分析樣品中的所有元素

對輕元素的分辨率不夠，一般不能分析輕元素

在液氮溫度下保存和使用

元素分析X射線熒光分析和電子探針分析16能量色散型XRF元素分析X射線熒光分析和電子探針分析17能量色散XRF譜元素分析X射線熒光分析和電子探針分析18XRF－樣品的制備液體樣品，固體樣品易揮發(fā)性物質(zhì)，腐蝕性溶劑

樣品化學(xué)組成的不同

共存元素的干擾

晶型，粒度，密度以及表面光潔度

研磨到300目，壓片溶解成溶液或用濾紙吸收

元素分析X射線熒光分析和電子探針分析19XRF－分析方法定性分析根據(jù)Moseley定律

查閱波長的方法進(jìn)行元素的標(biāo)定

查閱X射線的能量的方法確定元素成份

計(jì)算機(jī)上自動識別

人工識譜主要是解決一些干擾譜線

元素分析X射線熒光分析和電子探針分析20XRF－分析元素分析X射線熒光分析和電子探針分析21XRF－定量分析X射線熒光光譜的強(qiáng)度與元素的含量成正比

基體效應(yīng)（物理化學(xué)狀態(tài)不同）粒度效應(yīng)（對X射線的吸收）譜線干擾

元素分析X射線熒光分析和電子探針分析22XRF－分析方法校準(zhǔn)曲線法

內(nèi)標(biāo)法

標(biāo)準(zhǔn)加入法

稀釋法

無標(biāo)樣基本參數(shù)數(shù)學(xué)計(jì)算法

元素分析X射線熒光分析和電子探針分析23XRF－基本無參數(shù)法最常用的定量分析方法

利用元素的靈敏度因子

特點(diǎn)是不需要標(biāo)樣，測定過程簡單

當(dāng)元素含量大于

1%時(shí)，其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差可小于1%當(dāng)含量小于1%時(shí)，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差較高

無標(biāo)樣基本參數(shù)法已對基體效應(yīng)進(jìn)行了校正，因此不必作基體校正

元素分析X射線熒光分析和電子探針分析24XRF－薄膜厚度分析對金屬材料檢測深度為幾十微米

對高聚物可達(dá)3mm薄膜元素的熒光X射線強(qiáng)度隨鍍層厚度的增加而增強(qiáng)；而基底元素的熒光X射線的強(qiáng)度則隨鍍層厚度的增加而減弱

幾個(gè)納米到幾十微米

微電子，電鍍，鍍膜鋼板以及涂料等材料的薄膜層研究元素分析X射線熒光分析和電子探針分析25薄膜厚度分析元素分析X射線熒光分析和電子探針分析26XRF－元素分布圖X射線的限束功能，輻照束斑直徑減小到1mm對任何指定區(qū)域進(jìn)行小面積逐點(diǎn)進(jìn)行元素測定

形成X射線熒光光譜的元素分布圖

元素分析X射線熒光分析和電子探針分析27元素分析X射線熒光分析和電子探針分析28XRF－全反射XRF分析表面靈敏性，可以檢測表面幾個(gè)原子層厚度檢測靈敏性，可以檢測到108原子/cm2定量分析效果好可以進(jìn)行表面掃描微電子芯片材料的表面金屬污染的檢測元素分析X射線熒光分析和電子探針分析29全反射X射線熒光光譜元素分析X射線熒光分析和電子探針分析30全發(fā)射X射線熒光光譜元素分析X射線熒光分析和電子探針分析31XRF－元素分析的特性本低強(qiáng)度低，分析靈敏度高，其檢測限達(dá)到10－5～10－9g/g（或g/cm3）；

適合于固體和液體材料的分析

信號測量的重現(xiàn)性好，具有較高的定量分析準(zhǔn)確性

具有較好的定性分析能力，可以分析原子序數(shù)大于3的所有元素。

可以有效地測定薄膜的厚度和組成

元素分析X射線熒光分析和電子探針分析32XRF的應(yīng)用礦物成份分析環(huán)境分析陶瓷材料分析催化劑成份分析薄膜厚度測定元素分析X射線熒光分析和電子探針分析33電子探針分析材料微區(qū)化學(xué)成份分析的重要手段

利用樣品受電子束轟擊時(shí)發(fā)出的X射線的波長和強(qiáng)度，來分析微區(qū)（1-30μm3）中的化學(xué)組成

元素分析X射線熒光分析和電子探針分析34電子探針分析微區(qū)分析能力，1微米量級分析準(zhǔn)確度高，優(yōu)于2%分析靈敏度高，達(dá)到10－15g，100PPM－1%樣品的無損性多元素同時(shí)檢測性可以進(jìn)行選區(qū)分析電子探針分析對輕元素很不利

元素分析X射線熒光分析和電子探針分析35電子探針分析原理當(dāng)高能電子轟擊固體樣品時(shí)，可以把原子中的內(nèi)層激發(fā)產(chǎn)生激發(fā)態(tài)離子，在退激發(fā)過程中，可以促進(jìn)次外層電子的填充，并伴隨能量的釋放。以X射線形式釋放稱為熒光X射線，也可以激發(fā)次外層的電子發(fā)射，稱為俄歇發(fā)射。俄歇效應(yīng)和熒光效應(yīng)是互補(bǔ)的，俄歇產(chǎn)率與熒光產(chǎn)率之和為1。對于輕元素，其俄歇效應(yīng)的幾率較大，對于重元素X射線熒光發(fā)射的幾率較大。

元素分析X射線熒光分析和電子探針分析36電子探針儀器裝置

電子光學(xué)系統(tǒng)（電子槍和聚焦透鏡）樣品室（超高真空）電子圖像系統(tǒng)（掃描圖像）檢測系統(tǒng)（X射線能量分析）數(shù)據(jù)記錄和分析系統(tǒng)

元素分析X射線熒光分析和電子探針分析37電子探針分析元素分析X射線熒光分析和電子探針分析38電子探針樣品僅限于固體材料

不應(yīng)該放出氣體，能保證真空度需要樣品有良好的接地

可以蒸鍍Al和碳，厚度在20～40nm

作為導(dǎo)電層元素分析X射線熒光分析和電子探針分析39電子探針分析定性分析理論依據(jù)是Moseley定律和Bragg定律

計(jì)算機(jī)自動標(biāo)識人工標(biāo)識主要針對干擾線譜線干擾，化學(xué)環(huán)境影響等元素分析X射線熒光分析和電子探針分析40電子探針分析定量分析

依據(jù)熒光X射線強(qiáng)度與元素濃度的線性關(guān)系，可以對電子探針進(jìn)行定量分析。一般采用標(biāo)準(zhǔn)純物質(zhì)作為基準(zhǔn)樣品，獲得其強(qiáng)度數(shù)據(jù)，并利用該數(shù)據(jù)可計(jì)算出所測元素的濃度?？梢岳渺`敏度因子的方法進(jìn)行計(jì)算

需要進(jìn)行熒光修正和吸收修正

元素分析X射線熒光分析和電子探針分析41電子探針成份分布和線掃描分析薄膜分析 成份分析（不需要進(jìn)行熒光修正和吸收修正）厚度分析

對于有基底的薄膜樣品，通過對薄膜元素以及基底元素信號強(qiáng)度的計(jì)算，不僅可以獲得薄膜的成份，還可以獲得薄膜的厚度元素分析X射線熒光分析和電子探針分析42電子探針分析的應(yīng)用材料局部區(qū)域的成份分析摩擦材料的元素分布陶瓷材料的偏析顆粒催化劑的成份分布元素分析X射線熒光分析和電子探針分析43其它元素分析方法高頻等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）

方法主要是利用ICP把待測元素進(jìn)行電離形成離子，然后通過質(zhì)譜對離子的質(zhì)荷進(jìn)行測定。不僅可以很容易鑒別元素成份，也可以獲得很好的定量分析結(jié)果。

同時(shí)分析樣品中的所有元素

分析精度達(dá)到1%， 檢測限可以達(dá)到pg量級元素分析X射線熒光分析和電子探針分析44其它元素分析方法X射線能譜分析（EDAX） 與電子顯微鏡結(jié)合（SEM，TEM） 進(jìn)行微區(qū)成份分析 分析電子束激發(fā)產(chǎn)生的X射線能量定性和定量分析 一次全分析元素分析X射線熒光分析和電子探針分析45元素分析X射線熒光分析和電子探針分析46Element kRation --ZAF-- Weight% -Atom%- La 0.26144 0.9782 26.1802 12.9457 Al 0.00447 0.6085 0.7191 1.8308 Ni 0.72788 0.9831 72.5254 84.8522 Pd 0.00621 1.0575 0.5753 0.3714LaNi5合金顆粒表面Pd的表面改性研究元素分析