X射线荧光分析仪的优缺点 [复制链接]

.什么是X射线荧光分析？(1)X射线是一种电磁波，波长比紫外线还要短，为0.001- 10nm左右。X射线照射到 物质上面以后，从物质上主要可以观测到以下三种X射线。荧光X射线、散射X射线、透过X射线，SIINT产品使用的是通过对第一种荧光X射线的测定，从物质中获取元素信息（成 分和膜厚）的荧光X射线法原理。物质受到X射线的照射时，发生元素所固有的X射线（固有X射线或者特征X射线）。荧光X射线装置就是通过对该X射线的检测而获取元素信息。(2)原理：高能粒子（电子或连续X射线等）与靶材料碰撞时，将靶原子内层电子（如K，L，M等层）逐出成为光电子，原子便出现一个空穴，此时原子处于激发态，随即较外层电子立即跃迁到能量较低的内层空轨道上，填补空穴位。若此时以X射线的形式辐射多余能量，便是特征X射线。当K层电子被逐出后，所有外层电子都可能跳回到K层空穴便形成K系特征X射线。由L，M，N…层跃迁到K层的X光分别为Kα，Kβ，Kγ…辐射。同样地，逐出L或M层电子后将有相应的L系或M系特征X射线：Lα，Lβ…；Mα，Mβ…。Kα，Kβ辐射的波长λ是特征的，它取决于K，L，M电子能层的能量： 可以看出，不同元素由于原子结构不同，各电子层的能量不同，所以它们的特征X射线波长也就各不相同。通常人们将X光管所产生的X射线称为初级X射线。以初级X射线为激发光源照射试样，激发态试样所释放的能量不为原子内部吸收而以辐射形式发出次级X射线，这便是X射线荧光由于各种元素发射具有特定波长（或能量）的标识X射线,可利用锂漂移、硅半导体等不同探测器及能谱分析仪来确定元素的种类。而标识谱线强度可用来确定元素含量。X射线荧光分析仪的优缺点？X射线荧光分析仪的优点：(1)采样方式灵敏，如SII SEA系列配有较大检测室 ，多数试样可直接进行检测。可以减少取样带来的损耗，对于已压铸好的机械零件可以做到无损检测，而不毁坏样品。(2)测试速率高，可以在较少时间内进行大量样品测试，分析结果可以通过计算机直接连网输出。(3)分析速度较快。(4)对于纯金属可采用无标样分析，精度能达分析要求。(5)不需要专业实验室与操作人员，不引入其它对环境有害的物质。X射线荧光分析仪的缺点：(1) 关于非金属和界于金属和非金属之间的元素很难做到精确检测。在用基本参数法测试时，如果测试样品里含有C、H、O等元素，会出现误差。(2)不能作为仲裁分析方法，检测结果不能作为国家认证根据，不能区分元素价态。(3)对于钢铁等含有非金属元素的合金，需要代表性样品进行标准曲线绘制，分析结果的精确性是建立在标样化学分析的基础上。(4)标准曲线模型需求不时更新，在仪器发生变化或标准样品发生变化时，标准曲线模型也要变化

　X射线荧光光谱分析--在冶金分析中的应用　　⑴冶金分析的特点　冶金分析是指冶金生产过程中各物料的化学组成及其含量的分析。它对原料的选择，在冶炼前的炉料计算，冶炼工艺流程的控制中，产品的检验，新产品的试制，以及冶金工厂中环保分析都是必不可少的。特点是：①在保证生产质量的前提下，分析速度要快，特别是分析;②冶金分析物料种类繁多，有固体、粉末和液体等，因此要求分析方法适应性强;③分析数量大，任务重，并且要求日夜连续不断进行。　　X射线荧光分析技术正好能满足冶金分析的特殊要求，一台多道X射线荧光光谱仪能在一分钟之内分析20~30个元素，而其分析精密度完全可以和湿法化学分析相媲美，分析范围又很宽，从几个ppm到100%。这样可以节省大量人力，提高工作效率，它又很少使用酸和特种化学试剂，不会污染环境。　　然而X射线光谱分析法并不是一种绝对法，而是依靠用标准试样相比较来作分析。以钢铁分析为例，标准试样国际的、国内的都有，但是如果对表面效应不重视，那末最好的标准试样，分析出来结果也会是错误的。金属试样一般可以直接从炉中取样冷凝而成，或者从大块金属或原料上切取试片，这样能用固体状态进行分析，有速度快、方法简便和分析精密度高的特点，缺点是不能加入内标或者进行稀释，在痕量元素分析时，又不能采用化学分离，不容易得到合适的标准试样，又很难人工合成。　　⑵固体样品的制备　一般切割或直接浇铸的试样表面比较粗糙，通常需要进一步研磨。磨可以在磨片机上研磨，也可以在磨床上加工光洁度较高的表面。通常使用的磨料有各种颗粒度的氧化铝(即刚玉)或碳化硅即(金钢砂)。一般不抛光或化学腐蚀等特殊处理，在测量短波谱线如钼、镍、铬等元素时，大约80~120粒度砂纸的光洁度即可满足要求，但测量长波谱线要求试样表面光洁度要高，特别重要的是分析试样和标准样品的表面一定要有一致的光洁度。　　样品在测量时，最好能自转，以减少表面效应、颗粒度和不均匀性的影响。如果样品没有自转装置，则样品放置位置必须使样品的表面磨痕和入射、出射X射线所构成的平面平行，这样吸收最小，如果相互垂直时吸收最大。　　样品在研磨过程中，有可能把样品中夹杂物磨掉，造成某些元素分析结果偏低，或者也可能发生表面沾污。分析低铝时，如果使用氧化铝作磨料，表面就可能被沾污，这时最好采用碳化硅磨料，反之如果分析低硅时，应采须知氧化铝佬磨料。对有色金属如铝合金、铜合金等，它们远比钢铁试样要软，不能用砂纸研磨，而应该用车床，以保证样品表面光洁度。　　检验这种表面沾污的方法测量沾污元素谱线的强度比。对于原子序数60以下的元素，可测量其La1Ka强度比，对于原子序数60以上的重元素，应测量Ma/La1 强度比。试验可以用有沾污的样品和已知未沾污的同种合金样品作比较，甚至还可以作为一种消除沾污的检验方法。　　⑶生铁X射线荧光分析生铁中碳是以元素状态存在。灰口铁中的碳有的呈球状石墨，有的呈片状石墨，在研磨过程中表面上脱落的石墨孔也会引起其他分析元素的污染，造成分析错误。浇铸的试样是不均匀的，不适合作X射线荧光分析。而急冷试样的晶粒很细，分布，碳生成渗碳体(Fe3C)，它是一种很脆而硬的中间化合物，表面可以利用研磨办法加工。　　⑷中低合金钢分析　用X射线荧光分析中低合金钢有足够灵敏度，多道X射线萤光光谱仪一般测量时间只需要20秒，最好用铑靶X 射线管，监控试样测量为60秒，以提高分析精度，必要时要扣除重迭谱线，用标准钢样NBS116-1165,和 BAS50-60,401-410,431-435,451-460。　　⑸不锈钢的分析　不锈钢X射线荧光分析是比较困难的，因为镍、铬、铁三者存在着严重的增强和吸收效应，必须采用数学分析，校正后铬、镍分析结果是非常令人满意的。　　⑹非金属材料分析　非金属材料分析包括炉渣、矿石等原材料分析。它的分析方法大致可分成二大类，一种是把试样振动磨粉碎，然后压制成直径为40毫米的圆片，直接放在X射线荧光光谱仪上分析。这样方法特点是速度快，一般五分钟左右就能报出结果，适合作快速分析，但是有“颗粒度效应”和“矿物效应”，所以一定要严格控制试样颗粒度大小。特别对轻元素分析，尤为严重，可以适当加入稀释剂、粘结剂、重吸收剂，如硼酸、淀粉、硫酸钒等，来减少基体效应并可压成圆片。另一种方法为熔融法，可以在试样中加入熔剂如四硼酸锂等，在高温下溶融成玻璃熔珠，熔融时间一般为10~20分钟，中间要摇动以除去气泡，对某些试剂还要加入氧化剂，如硝酸钠等，为了防止试片破裂，可适当加入溴化物使其容易脱模。如在铂-黄金(5%)坩埚中熔融，冷却脱模以后，试样就可以直接使用。这种方法准确度高，并且能消除“颗粒度效应”和“矿物效应”，但是分析速度慢，对某些元素灵敏度差。