X熒光光譜儀(XRF)由激發(fā)源(X射線管)和探測系統(tǒng)構(gòu)成。X射線管產(chǎn)生入射X射線(一次X射線)，激發(fā)被測樣品，產(chǎn)生X熒光(二次X射線)，探測器對X熒光進(jìn)行檢測。
技術(shù)原理
受激發(fā)的樣品中的每一種元素會放射出二次X射線，并且不同的元素所放射出的二次X射線具有特定的能量特性或波長特性。探測系統(tǒng)測量這些放射出來的二次X射線的能量及數(shù)量。然后，儀器軟件將探測系統(tǒng)所收集到的信息轉(zhuǎn)換成樣品中各種元素的種類及含量。
元素的原子受到高能輻射激發(fā)而引起內(nèi)層電子的躍遷，同時(shí)發(fā)射出具有一定特殊性波長的X射線，根據(jù)莫斯萊定律，熒光X射線的波長λ與元素的原子序數(shù)Z有關(guān)，其數(shù)學(xué)關(guān)系如下:
λ=K(Z?s)?2
式中K和S是常數(shù)。
而根據(jù)量子理論，X射線可以看成由一種量子或光子組成的粒子流，每個(gè)光具有的能量為:
E=hν=hC/λ
式中，E為X射線光子的能量，單位為keV;h為普朗克常數(shù);ν為光波的頻率;C為光速。
因此,只要測出熒光X射線的波長或者能量,就可以知道元素的種類，這就是熒光X射線定性分析的基礎(chǔ)。此外,熒光X射線的強(qiáng)度與相應(yīng)元素的含量有一定的關(guān)系，據(jù)此，可以進(jìn)行元素定量分析。
優(yōu)點(diǎn)
a)分析速度快。測定用時(shí)與測定精密度有關(guān)，但一般都很短，10~300秒就可以測完樣品中的全部待測元素。
b)X射線熒光光譜跟樣品的化學(xué)結(jié)合狀態(tài)無關(guān)，而且跟固體、粉末、液體及晶質(zhì)、非晶質(zhì)等物質(zhì)的狀態(tài)也基本上沒有關(guān)系。(氣體密封在容器內(nèi)也可分析)但是在高分辨率的精密測定中卻可看到有波長變化等現(xiàn)象。特別是在超軟X射線范圍內(nèi)，這種效應(yīng)更為顯著。波長變化用于化學(xué)位的測定。
c)非破壞分析。在測定中不會引起化學(xué)狀態(tài)的改變，也不會出現(xiàn)試樣飛散現(xiàn)象。同一試樣可反復(fù)多次測量，結(jié)果重現(xiàn)性好。
d)X射線熒光分析是一種物理分析方法，所以對在化學(xué)性質(zhì)上屬同一族的元素也能進(jìn)行分析。
e)分析精密度高。目前含量測定已經(jīng)達(dá)到ppm級別。
f)制樣簡單，固體、粉末、液體樣品等都可以進(jìn)行分析。
缺點(diǎn)
a)定量分析需要標(biāo)樣。
b)對輕元素的靈敏度要低一些。
c)容易受相互元素干擾和疊加峰影響。
X熒光光譜儀(XRF)主要由激發(fā)源X射線管產(chǎn)生入射X射線(一次X射線)，激發(fā)被測樣品。受激發(fā)的樣品中的每一種元素會放射出二次X射線，并且不同的元素所放射出的二次X射線具有特定的能量特性或波長特性。探測系統(tǒng)測量這些放射出來的二次X射線的能量及數(shù)量。然后，儀器軟件將探測系統(tǒng)所收集到的信息轉(zhuǎn)換成樣品中各種元素的種類及含量。
元素的原子受到高能輻射激發(fā)而引起內(nèi)層電子的躍遷，同時(shí)發(fā)射出具有一定特殊性波長的X射線，根據(jù)莫斯萊定律，熒光X射線的波長λ與元素的原子序數(shù)Z有關(guān)，其數(shù)學(xué)關(guān)系如下：
λ=K(Z-s)-2
式中K和S是常數(shù)。
而根據(jù)量子理論，X射線可以看成由一種量子或光子組成的粒子流，每個(gè)光具有的能量為：
E=hν=hC/λ
式中，E為X射線光子的能量，單位為keV;h為普朗克常數(shù);ν為光波的頻率;C為光速。
因此,只要測出熒光X射線的波長或者能量,就可以知道元素的種類，這就是熒光X射線定性分析的基礎(chǔ)。此外,熒光X射線的強(qiáng)度與相應(yīng)元素的含量有一定的關(guān)系，據(jù)此，可以進(jìn)行元素定量分析。
X熒光光譜儀分析方法是一個(gè)相對分析方法，任何制樣過程和步驟必須有非常好的重復(fù)操作可能性，所以用于制作標(biāo)準(zhǔn)曲線的標(biāo)準(zhǔn)樣品和分析樣品必須經(jīng)過同樣的制樣處理過程。X射線熒光實(shí)際上又是一個(gè)表面分析方法，激發(fā)只發(fā)生在試樣的淺表面，必須注意分析面相對于整個(gè)樣品是否有代表性。此外，樣品的平均粒度和粒度分布是否有變化，樣品中是否存在不均勻的多孔狀態(tài)等。樣品制備過程由于經(jīng)過多步驟操作，還必須防止樣品的損失和沾污。
X熒光光譜儀操作時(shí)注意事項(xiàng)
1、在測量過程中，不要突然斷電。
2、不要直接分析低熔點(diǎn)樣品，如低熔點(diǎn)瀝青、苯酚、油漆等，有些樣品在室溫下是固體，經(jīng)射線照射會融化，如果滴到光管頭上，會損壞儀器。如果要分析，請放在液體杯內(nèi)測量。
3、分析液體樣品和粉末樣品時(shí)，必須在氦氣模式下測量，絕對不能抽真空。
4、不要長時(shí)間分析液體樣品，液體杯的照射時(shí)間一般不能超過半小時(shí)。
5、不要分析壓得不堅(jiān)實(shí)的樣品，如有裂紋的壓片。如果大塊樣品掉到了樣品室，不能再進(jìn)行樣品分析，請通知三翔分析儀器。
6、光管頭上的鈹窗是有毒的，而且比較貴重，一旦鈹窗破了，整根光管就報(bào)廢了，請注意：絕對不能用任何物體碰光管頭上的鈹窗。如果有樣品掉到鈹窗上，只能用吸耳球?qū)⑩敶吧系臉悠份p輕吹掉，不要用酒精棉花擦。
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