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X射线荧光分析的原理及应用

发布时间:2020-12-30      点击次数:695

X射线荧光分析的原理及应用

X射线荧光分析(X Ray FluorescenceXRF)又称为X射线荧光光谱法,是确定物质中微量元素的种类和含量的一种方法。它是指根据原子在原X射线或粒子的激发下发射出的次的特征X射线(X射线荧光)的波长和长度,对元素进行定性和定量的分析方法。

 

X射线是指波长为0.01~10nm的电磁波,1895年伦琴(W. C. Roentgen)在使用放电管工作时发现了X射线,因为这一个重大发现,伦琴于1901年获得了诺贝尔奖。1913年莫斯莱(H. G. Moseley)建立了X射线波长与原子序数的关系,奠定了X射线荧光光谱分析的基础,波长色散X射线荧光分析仪是在1948年由H.费里德曼(H. Friedmann)和L.S.伯克斯(L. S. Birks)制造出来的,20世纪50年代后X射线荧光分析法开始迅速发展,随后其在分析领域的地位到了60年代得以确立。

 

X射线荧光仪器根据能量分辨的原理不同,可分为波长色散型、能量色散X射线型和非色散型。一台典型的X射线荧光(XRF)仪器由激发源(X射线管)和探测系统构成。X射线管作为激发源,产生入射X射线(一次X射线)用于激发被测样品,受激发的样品中的每一种元素都会放射出二次X射线。由于不同的元素所放射出的二次X射线具有特定的能量特性或波长特性,探测系统会根据二次X射线的特征测量这些放射出来的二次X射线的能量及数量。后探测系统所收集到的信息经仪器软件转换成样品中各种元素的种类及含量。经历了几十年的发展,现已有单一的波长色散XRF谱仪发展成为波长色散、能量色散、全反射、同步辐射、质子XRF谱仪和荧光分析仪等一个大家族。

 

利用XRF,元素周期表中绝大部分元素均可测量。作为一种分析手段,XRF具有其优越的地方:分析速度快、非破坏分析、分析精密度高、制样简单等。波长色散和能量色散XRF谱仪对元素的检测范围为10-5%~100%,对水样的分析可达10-9数量;全反射XRF的检测限已达到10-9~10-12g。同时也存在一些缺点:不能分析,定量分析需要标样、对轻元素的灵敏度低、易受相互元素干扰等。

 

我国XRF分析技术的建立始于20世纪50年代末60年代初。近三十多年来,为满足生产喝科研工作的需要,引进了众多的XRF谱仪,制定了大量有效的试样分析方法,有力地推动了我国X射线荧光光谱分析的发展。X射线经历了几十年的不断探索、不断进步,现已广泛应用于冶金、地质、有色、建材、商检、环保、卫生等各个领域。例如,在某些国家和地区可能会存在许多有危险性的有毒金属,如何快速判断是否存在这些污染物并辨别其含量就可以利用到手持式X射线荧光分析仪。在农业方面,利用DELTA手持式XRF分析仪不仅可以快速探测出这些有毒金属,还可以确定诸如钙、镁、磷、钾等营养物质和肥料的存在,为农业的耕作提供了便利。

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