波长色散型与能量色散型X射线荧光光

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1、WD-XRF与ED-XRF之比较波长色散型与能量色散型X射线荧光光谱仪之比较简介X射线荧光（X-RayFluorescence，XRF）光谱仪利用原级X射线（一次X射线）或其他微观粒子激发待测物质中的原子，使之产生X射线荧光（二次X射线）从而进行物质成分分析和化学态的研究。在成分分析方面，X射线荧光光谱仪是现代常规分析中的一种重要仪器。X射线荧光光谱仪能分析范围包括原子序数Z≥4（铍）的所有元素，常规分析一般用于Z≥9（氟）的元素。分析灵敏度随仪器条件、分析对象和待测元素而异，新型仪器的检出限一般可达10-5～10-6克／克；在比较有利的

2、条件下，对许多元素也可以测到10-7～10-9克/克。至于常量元素的测定，X射线荧光分析法的迅速和准确，是许多其他仪器分析方法难与相比的。X射线荧光分析具有谱线简单、不破坏样品、基体的吸收和增强效应较易克服、操作简便、测定迅速等优点，已经广泛应用于地质、冶金、采矿、有色、海洋、生化、环境、石化、商检、电子、公安、考古、难融化物和建材工业等领域。分析技术已从主、次量、微量元素分析，扩展到痕量元素分析、元素成分微区分布分析等。随着新分析仪器的普及，X射线荧光光谱仪已经成为各实验室的常规仪器。X射线荧光光谱仪的原理1895年，德国物理学家伦琴在

3、研究阴极射线时发现了X射线。X射线是电磁波谱中的某特定波长范围内的电磁波，其特性通常用能量（单位：千电子伏特，keV）或波长（单位：nm）描述。X射线荧光X射线荧光是原子内产生变化所致的现象。一个稳定的原子结构由原子核及核外电子组成。其核外电子都以各自特有的能量在各自的固定轨道上运行，如果用足够能量的原级X射线（一次X射线）光子或其他微观粒子激发待测物质中的原子，内层电子（如K层）就会脱离原子的束缚，释放出来，电子的逐放会导致该电子壳层出现相应的电子空位。这时处于高能量电子壳层的电子（如：L层）会跃迁到该低能量电子壳层来填补相应的电子空位

4、。由于不同电子壳层之间存在着能量差距，这些能量上的差以二次X射线的形式释放出来，这二次X射线就是X射线荧光（XRF）。不同的元素所释放出来的X射线荧光具有特定的能量特性。X射线荧光（X-RayFluorescence，XRF）的产生过程1WD-XRF与ED-XRF之比较莫塞莱提出了X射线荧光波长与原子序数之间的关系定律，从而为根据X射线荧光来对试样进行定性和定量分析打下了理论基础。X射线荧光的波长元素的原子受到高能辐射激发而引起内层电子的跃迁，同时发射出具有一定特殊性波长的X射线，根据莫斯莱定律，荧光X射线的波长λ与元素的原子序数Z有关，

5、其数学关系如下：−2λ=K(Z−S)（1）式中K和S是常数。X射线荧光的能量而根据量子理论，X射线可以看成由一种量子或光子组成的粒子流，每个光子具有的能量为：2E=hν=hC/λ=hC/K*(Z−S)（2）式中，E为X射线光子的能量，单位为keV；h为普朗克常数；ν为光波的频率；C为光速。从（1）和（2）可知，X射线荧光的波长或能量是以受激物质（待测物质）元素的原子序数为特征的，原子序数越大的元素波长越短或能量越高。各种不同的元素都有本身的特征X射线荧光波长或能量，因此，只要测出X射线荧光的波长或能量，就可以知道元素的种类，这就是用X射线

6、荧光原理的X射线荧光光谱仪进行定性分析的依据；而元素受激发射出来的特征X射线荧光的强度则取决于该元素的含量，这是定量分析的依据。X射线荧光光谱仪的种类X射线荧光光谱仪主要由激发、色散（波长和能量色散）、探测、记录及数据处理等部分组成。X射线荧光光谱仪根据色散的不同而分为两大类，分别是能量色散型X射线荧光光谱仪（ED-XRF）和波长色散型X射线荧光光谱仪（WD-XRF）。X射线荧光光谱仪根据激发的不同又可分为多类，分别是同步辐射、质子、同位素、X射线管等激发的X射线荧光光谱仪。同步辐射和质子激发一般用于大型实验室，而同位素则由于环保等原因而

7、很少使用，所以我们平时常规分析所用的X射线荧光光谱仪都是X射线管所激发的。能量色散型X射线荧光光谱仪的原理图2WD-XRF与ED-XRF之比较能量色散型X射线荧光光谱仪（ED-XRF）能量色散型X射线荧光光谱仪没有复杂的分光系统，结构简单。这种仪器只须采用小型X射线管，其所产生的一次X射线在通过滤光片后直接照射到样品上产生X射线荧光、X射线荧光直接进入探测器，再经放大器放大成形后进入多道脉冲幅度分析器，将不同能量的脉冲分开并处理，就可以对能量范围很宽的X射线谱同时进行能量分辨(定性分析)和定量测定。能量色散X射线荧光光谱仪可分为采用正比计

8、数器作探测器的低分辨率能量色散型X射线荧光光谱仪和采用半导体探测器作探测器的较高分辨率能量色散型X射线荧光光谱仪二种类型。200015001000Intensity5000012345678E