X荧光分析
x射线荧光分析原理
x射线荧光分析原理X射线荧光分析是一种先进的、准确的、高效的分析方法，它可以用来测定深奥但重要的物质，如金属元素、离子、元素和放射性物质。
X射线荧光分析的基本原理是：当高能X射线照射在一种特殊的物质，如金属，其能量会被物质吸收，在金属的内部耗能的过程中，金属元素原子会发射出一种称为荧光线的光，然后将这种荧光线检测出来，就可以得出物质中存在的金属元素成分。
X射线荧光分析总共可以分为两个步骤：一是X射线照射，二是荧光信号检测。
在X射线照射的过程中，X射线是由X射线源发出的，如X射线灯、X射线压缩机或X射线管。
然后X射线源的X射线由物质吸收，物质内部的原子经过耗能的过程发出一种称为荧光线的光，从而激发了物质的荧光。
接下来就是荧光信号检测，荧光信号检测也就是检测这些激发出来的荧光线，该过程中，首先将X射线荧光检测器与X射线源连接，然后通过X射线荧光检测器将检测到的荧光信号转换为电信号，从而得到物质中的金属元素成分。
X射线荧光分析是一种功能强大的分析技术，用于各种材料的分析测量，它可以快速、精确鉴定物质成分，并有效地鉴定出深层次、微小结构和微量物质。
X射线荧光分析可以检测物质中的金属元素，离子，元素和放射性物质，它也可以用于医疗成像和药物反应测试等。
此外，X射线荧光分析还可用于破坏检测，以便鉴别和识别出各种物质的原始成分特性，其优势在于能够快速、精确的测定出物质的组成成分，在医学方面，用于分析物质的成分是十分必要的，从而为临床诊断提供帮助。
总之，X射线荧光分析是一种功能强大的分析技术，它不但可以高效、准确的测定深奥而重要的物质成分，还可以用于破坏检测，鉴别和识别出各种物质的原始成分特性，在医疗方面也能够提供强大的帮助。
X射线荧光分析技术的应用已经广泛，随着科学技术的发展，X射线荧光分析技术将更加得到认可，提供更多的应用前景。
X射线荧光分析法
单色器：晶体
探测器：正比计数器/闪烁计数器
测角仪
晶体分光型X射线荧光光谱仪扫描图
谱图特点：以波长或2θ角为横轴
2. 能量色散型X射线荧光光谱仪 采用半导体检测器和多道脉冲分析器(1000多道)；
直接测量试样产生的X射线能量；
优点：无分光晶体和测 角仪，简单，易于小型 化；仪器紧凑，灵敏度 高出2～3个数量级；无 高次衍射干扰； 不足：连续光谱构成的 背景较大；对轻元素分 辨有限
（1）每种元素具有一系列波长、强度比确定的谱线；
Mo(Z42)的K系谱线K1、K2 、K1 、K2 、K3
强度比 100、 50、 14、 5、 7
（2）不同元素的同名谱线，其波长随原子序数增加而减小
Fe(Z=26) K1： 1.936 Cu(Z=29) 1.540 Ag(Z=49) 0.559 埃（A）
能量色散型X射线荧光光谱图
EDX dataLeabharlann of CdS nanotubes.
三、应用
1.定性分析：依据是Moseley定律
在波长色散XRF中，是通过Bragg定律，将特征X射线的波长与谱峰的2 角联系起来，也就是说，当所用晶体的2d值确定后，波长与2角一一 对应。已经制成表格：谱线—2表； 例：以 LiF(200) 作为分光晶体，在 2=44. 59 处有一强峰，谱线—2 表显示为：Ir(K)，故试样中可能含Ir（要有佐证）；
特点： (1) 特征性强，内层电子跃迁，谱线简单 (2) 精密度高：<0.08%，优于化学分析法 (3) 无损分析方法，各种形状试样，薄层分析
(4) 线性范围广，微量 — 常量：金属 / 合金，飞机汽油
Pb/Br定量；润滑油Ca/Ba/Zn；油漆，大气污染物 缺点：灵敏度低(>0.0X%)；不能分析序数小于5的元 素；对标准要求严格
X射线荧光光谱分析法
X射线荧光光谱分析法X射线荧光光谱分析法（X-ray fluorescence spectroscopy，简称XRF）是一种非破坏性的分析方法，可以用于确定样品中的元素成分和浓度。
这种方法是通过样品中原子受到入射的X射线激发，产生特定能量的荧光X射线，然后测量荧光X射线的强度和能谱来确定元素的类型和浓度。
X射线荧光光谱分析法通常包括两个主要步骤：样品的激发和荧光X射线的检测。
在激发过程中，样品被置于X射线源的束斑中，经过激发后，样品中的原子会发射出特定能量的荧光X射线。
荧光X射线经过一系列的激发、透射和转换后，最终被探测器测量和记录下来。
测量得到的荧光X射线强度和能谱可以通过专门的软件进行分析和解析，从而确定样品中元素的类型和浓度。
XRF分析技术具有许多优点，使其成为一种常用的分析方法。
首先，它是一种非破坏性的分析方法，样品在测试过程中完整保留，不需要额外的处理，可以用作进一步的测试或保存。
其次，XRF方法具有广泛的元素适用范围，可以准确测定周期表中从钍（原子序数90）到氢（原子序数1）的所有元素。
同时，该方法还适用于各种不同的样品类型，包括固体、液体和粉末等。
另外，XRF分析速度快，具有高灵敏度和准确性，可以同时进行多元素分析。
然而，X射线荧光光谱分析法也存在一些局限性。
首先，由于荧光X射线的能量范围有限，该方法无法测定低原子序数的元素，比如锂（原子序数3）以下的元素。
其次，对于高原子序数的元素，如铀和钍，荧光X射线的强度相对较弱，需要较长的测量时间来获取准确的结果。
另外，XRF方法对于样品的准备要求较高，包括取样、研磨和制备等步骤，对样品的形状和尺寸也有一定的要求。
总的来说，X射线荧光光谱分析法是一种广泛应用于材料科学、地质学、环境科学、金属冶金等领域的有效分析方法。
在实际应用中，为了获得准确的结果，需要根据具体的测试要求对仪器进行校准，并对样品进行合理的处理和制备。
此外，随着技术的不断进步，XRF方法也在不断改进，如开发更高分辨率的能谱仪和软件等，以提高分析的灵敏度和准确性。
X射线荧光分析技术
X射线荧光分析技术X射线荧光分析技术（X-ray fluorescence analysis），简称XRF，是一种非破坏性的化学分析技术，广泛应用于材料科学、环境保护、地质学、考古学和贵金属检测等领域。
它利用样品受到X射线激发后发生特定能级电子的跃迁，从而发出特定能量的荧光射线。
通过检测和分析这些荧光射线的能谱，可以确定样品的化学成分及其相对含量。
X射线荧光分析技术的基本原理是基于元素的内层电子跃迁的能级结构。
当样品受到X射线束照射后，其内部原子会被激发，内层电子跃迁至空位，产生特定能量的荧光射线。
样品中不同元素的荧光光谱具有特征性，可以通过测量这些特征能量的荧光光谱来确定样品的组成。
XRF技术提供了一种快速、准确和非破坏性的分析方法，可以同时测定多种元素，且对样品处理要求较低。
X射线荧光分析技术的仪器主要由X射线源和能谱仪构成。
X射线源一般采用X射线管或放射性源产生X射线束，激发样品产生荧光射线。
能谱仪则用于检测和记录荧光光谱。
常用的能谱仪有锗半导体探测器、硅锗探测器和多道分析仪等。
这些仪器可以在短时间内进行准确的荧光光谱测量，并通过与已知标准样品进行比较，从而确定样品的成分和含量。
X射线荧光分析技术有很多优点。
首先，它具有非破坏性，可以对样品进行无损分析，不会对样品造成任何破坏。
其次，XRF技术具有多元素的测定能力，可以同时分析多种元素，无需对样品进行预处理。
再次，分析速度快，通常只需要几分钟到几十分钟即可完成一次分析，并且结果准确可靠。
此外，XRF技术还适用于各种类型的样品，包括固体、液体、粉末和薄膜等。
X射线荧光分析技术在不同领域有着广泛的应用。
在材料科学中，XRF技术可以用于确定材料的成分和含量，帮助进行质量控制和材料鉴定。
在环境保护方面，它可以用于分析土壤、水和空气中的重金属和其他有害物质，监测环境污染程度。
在地质学和矿物学领域，XRF技术可以用于鉴定和分析岩石和矿石的化学成分，帮助勘探和开采工作。
X射线荧光光谱分析实验
X射线荧光光谱分析实验一、实验原理：X射线荧光光谱分析是一种非破坏性测试方法，它通过X射线的能量转移到样品中的原子上，使得样品中的原子激发产生X射线荧光。
这些荧光射线的能量与样品中元素的种类和数量有关，通过测量这些荧光射线的能谱图，可以确定样品中的元素组成和含量。
二、实验步骤：1.准备样品：将待测样品制备成均匀、光滑的表面，并确保其表面不含杂质和氧化层；2.调试仪器：先将仪器开机预热，待稳定后，调整仪器的工作参数，如加速电压和电流等；3.校正仪器：选择已知元素的标准样品作为参照，进行仪器的校正工作，确保仪器的准确性和稳定性；4.测量样品：将待测样品放入样品台中，调整仪器的工作参数，如扫描速度和扫描范围等，开始测量；5.数据处理：通过仪器软件对测量得到的能量谱图进行处理和分析，提取出所需的信息，如元素的种类和含量等。
三、结果分析：实验测得的能量谱图是实验结果的主要表现形式，通过对能量谱图的分析，可以得到样品中元素的种类和含量。
在分析图谱时，需要考虑以下几个方面：1.荧光峰的识别：根据已知元素的特征能量，识别出荧光峰的位置和强度；2.荧光峰的参比：选取其中一特定元素的荧光峰作为参比峰，根据参比峰的强度与其他峰的比值，可以计算出其他元素的含量；3.元素含量的计算：通过参比峰的比值来计算其他元素的含量，可以采用标准曲线法或者基体效应法等方法。
四、应用：1.金属材料分析：可以对金属材料中的各种元素进行定性和定量分析，用于确定材料组成和质量检测；2.环境监测：可以对土壤、水质等样品中的有害元素进行检测和分析，用于环境监测和污染源溯源；3.矿石矿物分析：可以对矿石和矿物中的元素进行分析，用于找矿和资源评价；4.文物鉴定：可以对文物中的元素进行分析，用于文物的鉴定和分类。
总结：X射线荧光光谱分析是一种常用的物质分析方法，它可以通过测量样品中的荧光射线能谱，确定样品中元素的种类和含量。
该方法具有非破坏性、准确性高等特点，并且在材料科学、环境监测、地质矿产、电子器件、生物医药等领域有广泛的应用。
X荧光分析实验报告
X荧光分析实验报告
一、实验目的：
1.掌握荧光光谱的仪器操作和数据分析方法；
2.了解荧光分析的基本原理和应用。
二、实验原理：
荧光现象是指物质在受到激发后发射出比激发光波长长的光，其产生的机制是通过吸收光子，激发电子到高能级，然后电子从高能级跃迁到低能级，此跃迁伴随着光的辐射而发出。
荧光分析是利用荧光现象进行物质的定性和定量分析的方法，常用于生物医学、环境科学、材料科学等领域。
荧光光谱分析是荧光分析的主要手段之一，通过测量物质在不同波长的激发光下所发射出的荧光光谱，可以获得物质的荧光特性。
三、实验仪器和荧光剂：
实验仪器：荧光分光光度计；
荧光剂：罗丹明B荧光剂。
四、实验步骤：
1.开启荧光分光光度计，将罗丹明B溶液注入样品池；
2.选择适当的激发波长和扫描范围；
3.调节荧光分光光度计的参数，如增益、积分时间等，使得荧光信号在光谱中位于较高位置，且不超过仪器的最大量程；
4.进行荧光光谱扫描，记录下得到的荧光光谱。
五、实验结果与分析：
[插入荧光光谱图]
根据荧光光谱图，可以看出罗丹明B在激发波长为XXXnm的情况下，发射出了峰位位于YYYnm处的荧光光谱。
根据不同样品的荧光光谱特征，可以进行进一步的定量分析或鉴定。
六、实验结论：
通过本次实验，我们成功地获得了罗丹明B溶液的荧光光谱，并进一步了解了荧光分析的基本原理和应用。
荧光分析是一种灵敏度高、选择性好的分析方法，可以应用于各个领域的物质分析。
x射线荧光分析原理
x射线荧光分析原理
X射线荧光分析原理是一种无损分析技术，通过样品中的元素发射的特征X射线进行分析。
该技术基于原子的特性，当样
品受到X射线照射后，其内部原子会受到激发，然后返回稳
定状态时会发出特定的能量X射线。
X射线荧光分析仪器主要由X射线源、样品台和能谱仪组成。
首先，X射线管产生高能的X射线，这些X射线经过准直器
照射到样品上。
样品吸收了一部分X射线，并将其中的一部
分能量转化为内部原子的电磁能量。
被激发的原子将返回基态时，会发出特定能量的荧光X射线。
这些荧光X射线由能谱仪探测到，并进行能量分析。
能谱仪
可以根据不同能量的X射线，将其转化为电信号，并生成能
谱图。
根据荧光X射线的特征能量，可以确定样品中存在的元素以
及其相对含量。
每个元素都有自己独特的能量谱线，因此可以通过比较荧光X射线的能谱图与标准库中的谱线进行定性和
定量分析。
X射线荧光分析具有灵敏度高、分析速度快、多元素同时分析的特点。
它被广泛应用于材料分析、环境监测、地质矿产勘探等领域。
由于其非破坏性和准确性，X射线荧光分析成为一种重要的分析技术。
X射线荧光光谱分析
X射线荧光光谱分析X射线荧光光谱分析（X-ray Fluorescence Spectroscopy, XRF）是一种无损分析技术，常用于元素和化合物的定性和定量分析。
这种技术利用X射线与物质相互作用产生的特殊光谱，通过测量和分析光谱特征来确定物质的组成和浓度。
X射线荧光光谱分析是基于X射线与物质相互作用的原理。
在分析过程中，样品暴露在高能X射线束下，X射线与样品中的原子产生相互作用，使原子内的内层电子被激发。
当激发的电子回到基态时，会发射出特定能量的X射线，这些特定能量的X射线被称为荧光X射线。
每个元素都有其特定的荧光X射线能量，通过测量样品发射的荧光X射线能量和强度，可以确定样品中元素的种类和相对浓度。
X射线荧光光谱分析常用的仪器是X射线荧光光谱仪（XRF spectrometer）。
该仪器由X射线源、样品支撑台、能量分散元件（如闪烁体晶体），以及能量敏感的探测器（如光电倍增管或固态探测器）等部分组成。
X射线荧光光谱仪可根据实验需要分为两种类型，即能量散射型和功率型。
能量散射型X射线荧光光谱仪在分析中使用了X射线与样品相互作用后发生散射的原理。
这种仪器测量荧光X射线的强度和能量，并通过能量散射的方式来确定元素的种类和相对浓度。
能量散射型X射线荧光光谱仪具有较高的分析灵敏度和较低的检测限。
功率型X射线荧光光谱仪则主要利用了荧光X射线的能量和强度之间的关系。
通过测量荧光X射线的强度，并利用特定的标准物质进行校准，可以定量测量样品中的元素浓度。
功率型X射线荧光光谱仪通常具有较高的灵敏度和较低的分析误差。
X射线荧光光谱分析广泛应用于材料科学、地质学、环境监测、医药化学、金属检测等领域。
在材料科学中，X射线荧光光谱分析可用于分析材料中的元素组成和化合物含量，用于质量控制和质量评估；在地质学中，可以用于岩石和矿石的成分分析和矿物鉴定；在环境监测中，可以用于大气颗粒物和土壤中有毒金属元素的测定和分析；在医药化学中，可以用于药物中有害金属元素的检测和分析；在金属检测中，可以用于金属材料成分分析和金属产品质量检测。
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X荧光分析
引言
X射线荧光分析又称X射线次级发射光谱分析。
本法系利用原级X射线光子或其它微观粒子激发待测物质中的原子，使之产生次级的特征X射线（X光荧光）而进行物质成分分析和化学态研究的方法。
1948年由H.费里德曼（H.Friedmann）和L.S.伯克斯（L.S.Birks）制成第一台波长色X射线荧光分析散X射线荧光分析仪，至60年代本法在分析领域的地位得以确立。
现代X射线荧光光谱分析仪由以下几部分组成：X射线发生器（X射线管、高压电源及稳定稳流装置）、分光检测系统（分析晶体、准直器与检测器）、记数记录系统（脉冲辐射分析器、定标计、计时器、积分器、记录器）。
不同元素具有波长不同的特征X射线谱，而各谱线的荧光强度又与元素的浓度呈一定关系，测定待测元素特征X射线谱线的波长和强度就可以进行定性和定量分析。
本法具有谱线简单、分析速度快、测量元素多、能进行多元素同时分析等优点，是目前大气颗粒物元素分析中广泛应用的三大分析手段之一（其他两方法为中子活化分析和质子荧光分析）。
X 荧光分析是一种快速、无损、多元素同时测定的现代技术，已广泛应用于材料科学、生物医学、地质研究、环境监测、天体物理、文物考古、刑事侦察、工业生产等诸多领域，例如可用X荧光分析技术研究：钢中碳、笛含量与低碳钢的脆性转变温度的关系；千分之儿的锰对铁镍合金薄膜磁电阻的严重影响；检测齿轮箱润滑油中各金属元素的含量，在不拆卸机件的情况下，分析飞行器部件磨损状况；分析大气中浮游尘、气溶胶、水源污染情况、食品中有害物；分析血样、头发、牙齿、淋巴细胞、活性酶中微量元素与人体健康、疾病的相关性；无损分析文物组分；分析飞船带回的月岩、陨石等成分；测定地下水样中砷浓度，依据
金矿与砷同时存在的特征，找出金矿；用稀硝酸淋洗可疑射击者的手，测定浓缩液中硫、钡、铁、铅含量，作为侦察的依据，可信度达90%-98%；监控水泥中钙、铁、铝等含量，达到控制水泥生产品质的目的；分析土壤中微量元素，以确定作物（特别是草药）种植的适宜性等。
一、实验目的
了解能量色散X荧光分析的原理、仪器构成和基本测量、分析方法；运用莫赛来定律，从实验推出屏蔽常数等；研究物质对X射线的吸收规律。
三、实验原理
以一定能量的光子、电子、原子、α粒子或其它离子轰击样品，将物质原子中的内壳层电子击出，产生电子空位，原子处于激发态。
外壳层电子向内壳层跃迁，填补内壳层电子空位，同时释放出跃迁能量，原子回到基态。
跃迁能量以特征X射线形式释放，或能量转移给另一个轨道电子，使该电子发射出来。
测出特征X 射线能谱，即可确定所测样品中元素的种类和含量。
四、实验仪器
1、X荧光分析仪简介
不同元素发出的特征X射线能量和波长各不相同，因此通过对X射线的能量或者波长的测量即可知道它是何种元素发出的，进行元素的定性分析。
同时样品受激发后发射某一元素的特征X射线强度跟这元素在样品中的含量有关，因此测出它的强度就能进行元素的定量分析。
因此，X射线荧光光谱仪有两种基本类型：波长色散型（WDEXRF）和能量色散型（EDXRF）。
本次实验使用的仪器如下图所示。
激发源为X光管，样品被激发出的特征X 射线，由探测器(气体正比计数器)进行检测。
按入射光子的能量高低转换成相应幅度的电脉冲输出，这些电脉冲经过放大、成形等信号处理过程后，将其幅度变换成数字量进行计数分类，并输出到显示器上。
2、仪器的校正
仪器在实测样品前需要作能量标定，常用的方法有2种:
（1）用标准X射线源进行校刻。
用一组射线能量和强度已知的源，探测器对其张一固定立体角，在固定时间内测出对应能量的X射线峰和计数，作出能量校正曲线。
（2）用标准样品进行校正。
可选一组特征X射线峰相隔较远，峰不重叠的元素，制成一组样品，在与测试样品相同的几何条件下，测出各元素的特征X 射线峰所在的道址和相应计数。
由特征X射线能量数据表查出标样中各元素特征X射线的能量，作出能量—道址曲线。
本次试验采用的是第二种校正方法。
五、实验内容与记录
1、X荧光分析仪的校正
下表列出了实验中测出的几种标样的特征X射线峰所在的道址。
对于临近特征X射线峰发生重叠的情况，取相对强度最大的峰的能量。
事实上，实验中使用的是Y 2O 3 、Ti O 2而不是Y 、Ti 单质，但由于O 的特征X 射线的能量为0.5249keV ，这个值已经接近第零道对应的能量0.544keV ，因此这个峰是探测不到的。
其中，在测量Ti 元素时道址为381，与理论值相差太大，故舍去。
据上表拟合校正曲线如下图：
可得能量与道址的关系：
E=0.04196*道址+0.51864
2、莫塞莱定律与里德堡常数的推算
莫塞莱发现元素的同系特征X 射线频率ν与原子序数Z 关系为：
()
C Z =∙-σ
其中σ为屏蔽常数，Z 为原子序数。
特征X 射线能量等于跃迁电子初末态壳层能量差：
()2221
1f i E Rhc Z n n ⎛⎫=-σ- ⎪ ⎪⎝⎭
即：
)
Z
=-σ
对于K
α线系，n f=1，n i=2可利用Fe、Cu、Zn、Y、Mo的E、Z拟合直线来求出R、σ。
数据如下表，直线如图。
求出R=1.1329×107m-1、σ=1.5758
进而可以由元素的特征X射线能量推知它的原子序数。
Z由下式给出：
Z=+σ
3、测量样品所含有的元素
测出待测样品X射线峰的道址，即可根据上式算出样品所含有的元素的原子序数。
注意到式中的σ只对K
α线系使用。
因此在算出E之后，除了用（**）式计算Z之外，还应该查表核对。
以下是对几种样品的测量结果：
六、思考题
1、测量样品与标准样品计数率相差很大，对测量有何影响：
由于只需要知道特征峰的道址和它们的相对强度，因此计数率的差异是次要的。
计数率较低的话可以适当延长测量时间。
2、液体样品如何用X荧光分析测其成分：
首先测定容器的成分，记录特征峰的位置。
然后测量盛有液体的容器的谱。
将两者进行比较即可确定液体的成分。
应注意以下几点：首先容器对X射线的吸收和散射应尽量小，这样才能得到待测液体明显的特征峰。
另外如果出现容器特征峰与待测液体明显的特征峰靠近的情况，可以使用多种不同材料的容器进行测量，直到达到理想的结果。
参考文献
黄润生等.近代物理实验(第二版).南京大学出版社.2008.4。