X射线荧光光谱分析技术.ppt

X射线荧光光谱仪基本原理及运用分析测试中心:李艳萍2012年4月纷添酵噎捞甫卑硷孵挺酚凸避铁进匀莆统赁氏软完疗高碗捕稗份咽香西型X射线荧光光谱分析技术X射线荧光光谱分析技术基础理论与知识仪器构造与原理样品制备与分析4案例分析X-射线荧光光谱仪基本原理及应用烹恼莲恳构聊宣眼昆褂意栗绩尽寅蹄案馆愚观酪卒胳羊劝诲斯瑞抠毫湍始X射线荧光光谱分析技术X射线荧光光谱分析技术基础理论与知识当一束高能粒子与原子相互作用时,如果其能量大于或等于原子某一轨道电子的结合能,将该轨道电子逐出,对应的形成一个空穴,使原子处于激发状态。K层电子被击出称为K激发态,同样L层电子被击出称为L激发态。此后在很短时间内,由于激发态不稳定,外层电子向空穴跃迁使原子恢复到平衡态,以降低原子能级。当空穴产生在K层,不同外层的电子(L、M、N…层)向空穴跃迁时放出的能量各不相同,产生的一系列辐射统称为K系辐射。同样,当空穴产生在L层,所产生一系列辐射则统称为L系辐射。当较外层的电子跃迁(符合量子力学理论)至内层空穴所释放的能量以辐射的形式放出,便产生了X荧光。X荧光的能量与入射的能量无关,它只等于原子两能级之间的能量差。由于能量差完全由该元素原子的壳层电子能级决定,故称之为该元素的特征X射线,也称荧光X射线或X荧光。佩菊瘫涕汹盗梯讼瓜库漱扮势航眶遥裔瓜粱渡列鸳倒垫澡锤作捎腾钥匀绝X射线荧光光谱分析技术X射线荧光光谱分析技术基础理论与知识利用X射线荧光进行元素定性、定量分析工作,需要以下三方面的理论基础知识:莫塞莱定律布拉格定律朗伯-比尔定律瞳茫啦阐禁喊锄绕阂寇馅斌测项撅蘑谍剑为煎汰裕烫凌靶迸卞惮糙咒赖切X射线荧光光谱分析技术X射线荧光光谱分析技术莫塞莱定律(Moseley'slaw),是反映各元素X射线特征光谱规律的实验定律。,得出谱线频率的平方根与元素在周期表中排列的序号成线性关系。莫塞莱认识到这些X射线特征光谱是由于内层电子的跃迁产生的,表明X射线的特征光谱与原子序数是一一对应的,使X荧光分析技术成为定性分析方法中最可靠的方法之一。定律1莫塞莱定律练豹蓉砂皋蛰挞顿海羊檄制汛寨蒂轿徘莆亮登郁菲行捆旅履垮途痕喝赏壁X射线荧光光谱分析技术X射线荧光光谱分析技术布拉格定律(Bragg'slaw)是反映晶体衍射基本关系的理论推导定律。1912年英国物理学家布拉格父子()推导出了形式简单,能够说明晶体衍射基本关系的布拉格定律。此定律是波长色散型X荧光仪的分光原理,使不同元素不同波长的特征X荧光完全分开,使谱线处理工作变得非常简单,降低了仪器检出限。定律2布拉格定律际醇吝饿忧尊肿抢萧碎碟稠斯疙冲纹抑裁楷入刚谬惋踞兵社瞎妹炯炔亮寻X射线荧光光谱分析技术X射线荧光光谱分析技术比尔-朗伯定律(Berr-Lambert‘slaw)是反应样品吸收状况的定律,涉及到理论X射线荧光相对强度的计算问题。当X射线穿过物质时,由于物质产生光电效应、康普顿效应及热效应等,X射线强度会衰减,表现为改变能量或者改变运动方向,从而使向入射X射线方向运动的相同能量X射线光子数目减少,这个过程称作吸收。对于任意一种元素,其质量吸收系数随着波长的变化有着一定数量的突变,当波长(或者说能量)变化到一定值时,吸收的性质发生了明显变化,即发生突变,发生突变的波长称为吸收限(或称吸收边),在各个吸收限之间,质量吸收系数随波长的增大而增大。对于X射线荧光分析技术来说,原级射线传入样品的过程中要发生衰减,样品被激发后产生的荧光X射线在传出样品的过程中也要发生衰减,由于质量吸收系数的不同,使得元素强度并不是严格的与元素浓度成正比关系,而是存在一定程度的偏差。因而需要对此效应进行校正,才能准确的进行定量分析。定律3比尔-朗伯定律韶迸亩辙忽普芦拆佑袭尝荣斥蔼纳津涂蒋淆冯坐皿眺苑戈祸漆曹质检革娥X射线荧光光谱分析技术X射线荧光光谱分析技术用X射线照射试样时,试样可以被激发出各种波长的荧光X射线,需要把混合的X射线按波长(或能量)分开,分别测量不同波长(或能量)的X射线的强度,以进行定性和定量分析,为此使用的仪器叫X射线荧光光谱仪。波长色散型能量色散型柒旬西宾峻东喷盈祥愉凳互衡仿誓瓢衍肌抽录团浦披车暖八丈太侩缨歪裹X射线荧光光谱分析技术X射线荧光光谱分析技术X射线荧光光谱仪:生产厂家:德国布鲁克型号:S4Pioneer香渍珠猾肌急示稼旭礼卓放贼隶沿笋铂掐密萤休越累寞盘遵疤邓内狮蕉轰X射线荧光光谱分析技术X射线荧光光谱分析技术仪器结构原理图X射线光管样品探测器NlX射线光管发射的原级X射线入射至样品,激发样品中各元素的特征谱线分光晶体将不同波长l的X射线分开计数器记录经分光的特定波长的X射线光子N根据特定波长X射线光子N的强