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手持式x射线荧光光谱仪主要组件的选择

时间:2021-06-08 点击次数:200
   手持式x射线荧光光谱仪是X射线光管发出的初级X射线照射样品,样品中原子的内层电子被激发,当外层电子跃迁时产生特征X射线,通过分析样品中不同元素产生的特征荧光X射线波长(或能量)和强度,可以获得样品中的元素组成与含量信息,达到定性定量分析的目的。
  X射线荧光光谱分析技术目前已在地质、冶金、材料、环境等无机分析领域得到了广泛的应用,是各种无机材料中主组分分析重要的技术手段之一,各种与X射线荧光光谱相关的分析技术,如同步辐射XRF、全反射XRF光谱技术等,在痕量和超痕量分析中发挥着重要的作用。
  手持式x射线荧光光谱仪主要组件的选择有如下这些:
  (1)气氛
  X射线荧光光谱仪能够分析元素周期表中的大部分元素,具体而言,从钠元素(原子序数Z=11)到铀元素(原子序数Z=92)都可以利用这种技术进行检测分析。但是对于原子序数较低的元素(钛元素Ti,Z=22以下),空气会对检测结果产生较大影响;由低原子序数元素产生的荧光值通常更低,并且样品基体中的其它元素有可能会吸收低原子序数元素的能量辐射。通常情况下,用于提高低原子序数元素的检测灵敏度的方法主要为将仪器的样品室抽成真空环境或者以氦气(He)冲洗样品室。
  (2)探测器
  新型探测器技术——硅漂移探测器(SDDs)能够提高低能量敏感度,使得X射线荧光光谱技术可以对一些低原子序数元素进行检测分析,甚至是在空气气氛中也能进行检测,例如用于测量化学镀镍涂层中磷元素(原子序数Z=15)的含量。但是,大多数的低原子序数元素的检测分析依然还需要隔离空气气氛。
  (3)X射线源(X射线管、供电电源、滤光片、光束尺寸)
  这里将一些组件都列到X射线源里面统一讨论,包括X射线管、电源供应器、滤光片、光束尺寸。X射线管和供电电源决定了检测样品将受到的能量强度和能量分布。商业化的能量色散X射线荧光光谱仪中用到的大多数X射线管都是50KV,1mA(50W)规格的。50KV的高电压能够提供更高的激发效率;X射线管通量可以利用灯丝电流设置进行控制。
  手持式x射线荧光光谱仪的X射线管本质上是一个在高电压下工作的二极管,包括一个发射电子的阴极和一个收集电子的阳极(也即靶材);比较常用的阳极材料有钨(W)、铑(Rh)、钼(Mo)和铬(Cr)等,其中钨(W)和铑(Rh)使用为广泛。钨金属能够产生更强的轫致辐射,也因此能得到更高的能量(17-30KeV)激发效率。对于低原子序数元素的激发,则通常选取铑(Rh)元素。

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