技術原理
元素的原子受到高能輻射激發而引起内層電子的躍遷,同時發射出具有一定特殊性波長的X射線,根據莫斯萊定律,熒光X射線的波長λ與元素的原子序數Z有關,其數學關系如下:
λ=K(Z−s)−2
式中K和S是常數。
而根據量子理論,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;ν為光波的頻率;C為光速。
因此,隻要測出熒光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。此外,熒光X射線的強度與相應元素的含量有一定的關系,據此,可以進行元素定量分析。
主要用途
X熒光光譜儀根據各元素的特征X射線的強度,可以測定元素含量。
近年來,X熒光光譜分析在各行業應用範圍不斷拓展,已成為一種廣泛應用于冶金、地質、有色、建材、商檢、環保、衛生等各個領域,特别是在RoHS檢測領域應用得最多也最廣泛。
大多數分析元素均可用其進行分析,可分析固體、粉末、熔珠、液體等樣品,分析範圍為Be到U。并且具有分析速度快、測量範圍寬、幹擾小的特點。
優缺點
優點
a)分析速度高。測定用時與測定精密度有關,但一般都很短,2~5分鐘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結合狀态無關,而且跟固體、粉末、液體及晶質、非晶質等物質的狀态也基本上沒有關系。(氣體密封在容器内也可分析)但是在高分辨率的精密測定中卻可看到有波長變化等現象。特别是在超軟X射線範圍内,這種效應更為顯着。波長變化用于化學位的測定。
c)非破壞分析。在測定中不會引起化學狀态的改變,也不會出現試樣飛散現象。同一試樣可反複多次測量,結果重現性好。
d)X射線熒光分析是一種物理分析方法,所以對在化學性質上屬同一族的元素也能進行分析。
e)分析精密度高。
f)制樣簡單,固體、粉末、液體樣品等都可以進行分析。
缺點
a),故定量分析需要标樣。
b)對輕元素的靈敏度要低一些。
c)容易受相互元素幹擾和疊加峰影響。
分類
X熒光光譜儀有兩種基本類型:波長色散型(WD-XRF)和能量色散型(ED-XRF)。
以X熒光的波粒二象性中波長特征為原理的稱為波長色散型,以能量特征為原理的稱為能量色散型。
應用
钛白粉是目前用途最廣泛、應用效果最好的無機白色顔料,借助儀器分析可以快速對钛白粉樣品進行直觀表征。X射線衍射儀(XRD)和X熒光光譜儀(XRF)在分析钛白粉晶體類型和元素組成等方面有着重要應用。對XRD和XRF在钛白粉分析中的應用進行簡要概述。