文档介绍：XRF 法定量分析用用用用X 射线射线射线射线荧光光谱法对荧光光谱法对荧光光谱法对荧光光谱法对物相物相物相物相定量分析定量分析定量分析定量分析司海恩学号: 1200801489 摘要摘要摘要摘要: :: : 本文主要介绍 XRF 的定量分析原理,新型 XRF ,如全反射 XRF 、同步辐射 XRF 的原理和应用做了简要的概述。关键词关键词关键词关键词: :: :定量分析、 X 射线衍射、荧光、定量分析。 1 概述概述概述概述 X 射线荧光分析方法(XRF) 是20世纪60 年代得到迅速发展和应用的一种快速元素定量高精密度的分析方法。近几年来传统的波长色散和能量色散进展不大, 而同步辐射和全反射进展很快, 分析范围和实际应用日益扩大。目前全世界大约有 14000 台 XRF ,其中能量色散月占 3000 台, 仍然发挥主要作用。 XRF 分析样品制备简单, 分析过程在常温下进行, 对环境污染较少, 相对于其它手段具有明显的优势。 X 射线荧光光谱分析在很多领域得到广泛的应用, X 射线荧光光谱仪定性半定量分析可检测绝大部分元素, 而且还具有可测含量范围大(10 -6 ~ 100 %) 和对样品非破坏的特点, 对了解未知物的物质的组成及大致含量是一种很好的测试手段, 无需标样品即可对各种未知样品进行近似分析。由于无标样定量分析方法的优越性,目前已越来越多应用于实际中, 相关的报道也有不少[1 ,2] 。在生物领域的应用方面,无标半定量分析法对生物样品进行检测分析, 由于不能同时测定 C、H、O、N 等轻元素, 而生物中 C、 H、O、N 的含量占大部分, 其机体成分复杂, 采用 X 射线荧光无标半定量对生物样品中微量元素的准确定量有一定的难度。因此人们有开发出其他的 X 射线荧光辐射法来改进七探测性能。同步辐射同步辐射的特点是强度高, 稳定性好, 光谱范围广, 连续可调。此外发射角小, 准直性好, 光束偏振, 背景很低。由于同步辐射有这些独特的优点, 因而引起了分析家的莫大兴趣。同步辐射是选择诱发 X 射线发射光谱。由于吸收限的化学漂移, 反映相当于化学环境内层电子束缚能的系统变化, 因此用同步辐射分析痕量元素的化学态是可能的。同步辐射实验室 X射线显微仪器的发展提供了速度更快、分辨率更高、对比度更好的仪器. 是射线层析照相领或中的很大进步, 它提供了建立分辨率约 1μm 的三维射线成像的可能性。最有希望的前景似乎是分析微小样品或者将聚焦显微探针光束以高空间分辨率进行样品扫描。[3] 同步辐射 XRF 工作原理图全反射 XRF 反射 XRF 有两个重要优点: 1 由于这门技术的特殊激发和探测条件, 背景显著降低。表面分析的检出限可达 109 — 1011 个原子/cm-2 。2 由于人射角和反射角都很小, 穿透深度很浅,基体效应和元素间的相互影响基本消除. 由于穿透深度很浅, 更适合于分析液体样品, 尤其是当只有几微升有价值的物质可用或者低浓度必须测定时, 最为合适。全反射 XRF 工作原理图另外,还有外势 XRF 、X 射线显微荧光和偏振 XRF 等在应用上有所发展。用以偏振辐射分析了岩石和土壤中的痕量元素, 36 个元素的检出限, 除钛是 15μ g/g-1 外, 其他元素都 --3 μ g/g-1 之间。 2 XRF 的分析原理的分析原理的分析原理的分析原理 定性分析的原理定性分析的原理定性分析的原理定性分析的原理 X 射线荧光分析方法基于原子受到外界激发时, 壳层电子发生迁移, 产生特征 X射线。这种特征 X 射线的能量( EX) 与原子序数( Z) 有关。理论和实验证明, 它服从莫塞莱定律: EX=A( Z- B)2( 1) 对于相同谱系所有元素 A 值相同, 同一谱系所有特征 X 射线的 B相同。( 1) 式说明特征 X 射线的能量正比于原子序数的平方, 即元素( Z) 均有其对应的特征 X射线。所以, 特征 X 射线又可成为元素的标志, 利用它可以辨别不同的元素。这就是 X 荧光法定性分析的依据。 定量分析的原理定量分析的原理定量分析的原理定量分析的原理各个元素都具有特定的荧光射线波长, 而且各元素的荧光射线的强度与其浓度成正比。利用这个原理, 即可进行各元素的定量分析。 1948 年 Alexander 等人提出了混合物多晶物相的 X 射线定量分析公式[4] 以来,近 50 年中, 在基础理论和分析方法和实验技术等方面 X 射线衍射物相定量分析都有了重大发展。从分析方法看, 有需向样品加内标物质的内标法, 适用于同素异构体的外标法, 加入标准物质的基体冲洗法( K 值法), 只需知道被测物相晶体结构的理论计算参考强度比法, 样品中各物相吸收系数差别不太大时的无标样法( 吸收系数法) 以及联立方