X射线荧光光谱的样品制备与分析
X射线荧光光谱仪的两种分析方法
X射线荧光光谱仪的两种分析方法X射线荧光光谱仪（X-ray fluorescence spectrometer，XRF）是一种常见的化学分析仪器，可以在不破坏样品的情况下进行非破坏性的化学分析。
在XRF分析中，通过照射样品并测量样品辐射出的荧光X射线，可以确定样品中各种元素的含量。
本文介绍XRF的两种常见分析方法：定量分析和定性分析。
定量分析定量分析是通过测量样品辐射出的荧光X射线的强度，并根据已知标准样品的荧光强度与元素含量的关系，来计算样品中某种元素的含量。
在定量分析中，需要用到标准样品，这些样品已知各种元素的含量，例如NIST（美国国家标准技术研究所）的SRM（标准参考材料）。
定量分析的具体步骤如下：1.样品制备样品需要制备成薄片或颗粒状，通常需要使用磨片机或压片机进行制备。
为了获得准确的分析结果，样品制备时需要注意不要引入其他元素。
2.样品照射将样品放置在X射线荧光光谱仪中，使其受到射线照射，激发出元素的荧光X 射线。
3.测量荧光X射线利用荧光X射线探测器测量样品辐射出的荧光X射线的强度。
4.标准样品校准用标准样品进行校准，建立荧光强度与元素含量之间的关系。
对于每种元素，建立一个标准曲线。
5.计算元素含量利用标准曲线和样品荧光强度计算样品中某种元素的含量。
定性分析定性分析是通过比较样品荧光X射线的能量和强度与已知标准样品的对比，来确定样品中各种元素的类型和含量。
与定量分析不同，定性分析不需要对荧光强度进行精确的量化测量。
定性分析的具体步骤如下：1.样品制备和照射与定量分析相同。
2.测量荧光X射线与定量分析相同。
3.谱图比较将样品荧光X射线的能量和强度与标准样品进行比较，确定样品中含有哪些元素。
4.确定元素类型和含量通过谱图比较确定元素类型，通过谱峰强度的相对大小和谱图形状确定元素含量。
总结定量分析和定性分析是X射线荧光光谱仪中常用的分析方法，在各自的分析领域中都有广泛的应用。
定量分析需要进行精确的荧光强度测量和标准曲线建立，适用于需要准确测量各种元素含量的分析场合，例如矿石、环境样品等。
x射线荧光光谱法测定硅酸锆
x射线荧光光谱法测定硅酸锆
X射线荧光光谱法是一种常用的无损分析技术，可以用于测定化合物中不同元素的含量。
在测定硅酸锆时，可以使用以下步骤：
1.准备样品：将待测硅酸锆样品制备成适当粉末形式。
如果
样品较大，可以用研磨仪将其研磨成细粉末，以确保样品均匀。
2.样品制备：将样品粉末填入适当的样品杯中，并用压力来
压实样品。
确保样品表面平整且紧密，以避免测量时的干扰。
3.仪器校准：在进行测量之前，需要对X射线荧光光谱仪进
行仪器校准。
校准过程一般涉及使用已知浓度的标准样品进行系数校准。
4.测量：将样品杯放入X射线荧光光谱仪中，启动仪器进行
测量。
仪器会产生一束X射线照射到样品上，样品会因此产生荧光。
仪器会测量并记录不同波长的荧光信号。
5.分析：通过分析测量到的荧光信号，可以确定硅酸锆的含
量。
由于硅酸锆中含有硅和锆两种元素，所以可以通过测量这两种元素的荧光信号来确定其含量。
6.计算结果：根据仪器校准和测量结果，可以计算出硅酸锆
的含量。
这通常是以重量百分比或者摩尔百分比的形式呈现。
按照以上步骤可以完成x射线荧光光谱法测定硅酸锆。
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射线荧光光谱(XRF)分析
消除基体效应
基体效应会影响XRF的测 量结果，因此需要采取措 施消除基体效应，如稀释 样品或添加标准物质。
固体样品的制备
研磨
将固体样品研磨成细粉，以便进行XRF分析。
分选
将研磨后的样品进行分选，去除其中的杂质和粗 颗粒。
压片
将分选后的样品压制成型，以便进行XRF测量。
液体样品的制备
1 2
稀释
将液体样品进行稀释，以便进行XRF分析。
定性分析的方法
标样法
01
通过与已知标准样品的荧光光谱进行比较，确定样品中元素的
种类。
参考法
02
利用已知元素的标准光谱，通过匹配样品中释放的X射线荧光光
谱来识别元素。
特征谱线法
03
通过测量样品中特定元素的特征谱线，与标准谱线进行对比，
确定元素的存在。
定性分析的步骤
X射线照射
使用X射线源照射样品，激发 原子中的电子跃迁并释放出X 射线荧光光谱。
XRF和ICP-AES都是常用的元素分析方法，ICP-AES具有更高的灵敏度和更低 的检测限，适用于痕量元素分析，而XRF具有更广泛的应用范围和更简便的操 作。
XRF与EDS的比较
XRF和EDS都是用于表面元素分析的方法，EDS具有更高的空间分辨率，适用于 微区分析，而XRF具有更广泛的元素覆盖范围和更简便的操作。
XRF分析的局限性
01
元素检测限较高
对于某些低浓度元素，XRF的检 测限相对较高，可能无法满足某 些应用领域的精度要求。
02
定量分析准确性有 限
由于XRF分析基于相对强度测量， 因此对于不同样品基质中相同元 素的定量分析可能存在偏差。
03
对非金属元素分析 能力有限
x射线荧光光谱法测定不锈钢中多种元素
x射线荧光光谱法测定不锈钢中多种元素X射线荧光光谱法是一种非破坏性的分析方法，可用于测定不锈钢中多种元素的含量。
该方法利用样品受到x射线的激发产生的荧光来分析样品中的元素组成。
本文将介绍X射线荧光光谱法的原理、仪器设备、分析步骤以及该方法的优缺点。
X射线荧光光谱法的原理基于以下原理：当样品受到x射线或高能电子束照射时，样品中的原子会吸收x射线或电子束的能量，然后将其转化为内部原子能级的激发能量。
激发态的原子在很短的时间内会回到基态，并释放出荧光x射线。
这些荧光x射线的能量和强度与样品中所含元素的种类和含量有关。
X射线荧光光谱法的仪器设备主要包括x射线源、样品台、能谱仪和数据处理系统。
x射线源通常是由x射线管和高压电源组成，能产生适当能量和强度的x射线。
样品台主要用于固定和调整样品的位置。
能谱仪是用来检测荧光x射线的仪器，常见的有纯硅半导体探测器和多道分析器。
数据处理系统用于处理和分析检测到的能谱信号。
X射线荧光光谱法的分析步骤主要包括样品制备、仪器校准和样品分析。
首先，对不锈钢样品进行制备，通常是通过粉末冶金技术将样品研磨成粉末或者将样品切割成薄片。
然后，对仪器进行校准，根据已知元素的标准样品的荧光峰位置和强度来确定各元素的分析参数。
最后，将样品放置在样品台上，通过x射线源照射样品，仪器会检测到荧光x射线的能谱，并记录下来。
通过比较样品的能谱与标准样品的能谱，可以确定样品中各元素的含量。
X射线荧光光谱法有许多优点。
首先，该方法具有快速、非破坏性和多元素分析的特点，可以在不破坏样品的情况下同时测定多种元素的含量。
其次，该方法的准确性和精确度较高，可以满足大多数质量控制要求。
此外，该方法的样品制备相对简单，不需要复杂的前处理步骤。
另外，该方法还可以进行定量分析和定性分析，可用于确定元素的含量范围和元素的身份。
然而，X射线荧光光谱法也存在一些缺点。
首先，该方法对于轻元素的分析能力相对较弱，因为荧光x射线的能量一般较高，轻元素的荧光信号较弱。
X射线荧光光谱法
第九章X射线荧光光谱法X-ray fluoresce nee spectrometry, XRF1923年赫维西（Hevesy, G. Von）提出了应用X射线荧光光谱进行定量分析，但由于受到当时探测技术水平的限制，该法并未得到实际应用，直到20世纪40年代后期，随着X射线管和分光技术的改进，X荧光分析才开始进入蓬勃发展的时期，成为一种极为重要的分析手段。
当用X射线照射物质时，除了发生吸收和散射现象外，还能产生特征X荧光射线，它们在物质结构和组成的研究方面有着广泛的用途。
但对成分分析来说，X 射线荧光法的应用最为广泛。
第一节X荧光的产生X射线荧光产生机理与特征X射线相同，只是采用X射线为激发手段。
所以X射线荧光只包含特征谱线，而没有连续谱线。
当入射X射线使K层电子激发生成光电子后，L层电子落人K层空穴，这时能量差△ E= E L一一E＜，以辐射形式释放出来，产生Ka射线。
为区别于电子击靶时产生的特征辐射，由X射线激发的特征辐射称为二次特征辐射，也称为X荧光。
根据测得的X射线荧光的波长，可以确定某元素荧光k射绘及俄皺也孑戸生辺桎压蠡图的存在，根据谱线的强度可以测定其含量。
这就是X射线荧光分析法的基础。
第二节X射线荧光光谱仪X射线荧光在X射线荧光光谱仪上进行测量。
根据分光原理，可将X射线荧光光谱仪分为两类：波长色散型（晶体分光）和能量色散型（高分辨率半导体探测器分光）。
（一）波长色散型X射线荧光光谱仪（Wavelength Dispersive, WDXRF）波长色散型X射线荧光光谱仪由X光源、分光晶体和检测器三个主要部分构成，它们分别起激发、色散、探测和显示的作用由X 光管中射出的X 射线，照射在试样上，所产生的荧光将向多个方向发射。
其中一部分荧光通过准直器之后得到平行光束，再照射到分光晶体（或分析晶体）上。
晶体将入射荧光束按Bragg 方程式进行色散。
通常测量的是第一级光谱（n=1），因为其强度最大。
x射线荧光光谱仪测试步骤
x射线荧光光谱仪测试步骤X射线荧光光谱仪是一种常用的材料成分分析仪器，可以用于测定元素周期表中大部分元素的含量。
以下是X射线荧光光谱仪的测试步骤：一、样品准备1.样品要求：样品应具有代表性，粉碎至200目左右，确保样品均匀。
2.样品制备：将破碎的样品放入样品杯中，压实并刮平表面。
对于块状样品，应将其切割成薄片，并确保表面平整。
3.样品称重：对于需要定量分析的样品，应精确称量其质量。
二、仪器准备1.开机：打开X射线荧光光谱仪的电源，启动计算机操作系统。
2.仪器校准：使用标准样品对仪器进行校准，以确保测试结果的准确性。
3.测试参数设置：根据待测样品的性质和测试要求，设置合适的测试参数，如电压、电流、扫描范围等。
三、样品测试1.扫描样品：将准备好的样品放入样品杯中，放置在样品台上。
2.开始测试：启动测试程序，输入样品信息，开始测试。
3.监控测试过程：在测试过程中，应密切关注测试进度和仪器状态，如有异常情况应及时处理。
4.记录数据：测试完成后，应将测试数据记录在专用的测试报告中，包括样品的标识、测试时间、测试参数等。
四、数据处理与分析1.数据处理：对采集到的原始数据进行处理，如去除背景干扰、平滑处理等。
2.元素分析：根据处理后的数据，使用相应的计算方法和数学模型对各元素进行分析，得出其含量。
3.结果验证：对分析结果进行验证，如检查分析结果的准确性和可靠性。
如有需要，可以进行重复测试或使用其他方法进行验证。
4.报告编写：根据测试和分析结果，编写测试报告，包括样品信息、测试数据、分析结果等内容。
如有需要，可以撰写技术说明或科技论文。
五、注意事项1.在操作X射线荧光光谱仪时，应严格按照仪器说明书和相关规定进行操作，确保人身安全和仪器正常运行。
2.对于高精度测试或定量分析，应使用标准样品进行校准，以确保测试结果的准确性。
同时，在测试过程中应避免样品污染或交叉干扰。
3.在数据处理和分析时，应采用合适的计算方法和数学模型，确保分析结果的可靠性。
XRF重要基础知识点
XRF重要基础知识点X射线荧光光谱分析（XRF）是一种常用的非破坏性分析技术，可用于确定样品中元素的种类和含量。
以下是XRF分析中的一些重要基础知识点：1. XRF原理：XRF基于样品受到高能X射线辐射后产生的特征X射线谱的原理。
当样品被激发后，内层电子被击出，形成空位，而这些空位会被外层电子填补，释放出特定波长的X射线能谱。
2. X射线能谱：X射线能谱是由样品中元素特定的电子能级跃迁所产生的一系列特征峰组成。
通过分析这些特征峰的能量和强度，可以确定样品中存在的元素及其相对含量。
3. 样品制备：在进行XRF分析之前，样品的制备非常重要。
通常需要将样品研磨成粉末，并注意避免样品受到空气中的污染。
对于不易粉化的样品，可以考虑进行溶解或压片等制备方法。
4. 标样与校准：为了准确测定样品中元素的含量，常常需要使用标准样品进行校准。
标准样品应具有已知元素含量，并与待测样品具有相似的基体特性。
通过进行一系列的校准曲线建立，可以实现对待测样品进行准确的定量分析。
5. 光谱仪器：XRF分析需要使用X射线光谱仪，常见的有能量色散型（EDXRF）和波长色散型（WDXRF）两种。
EDXRF便于操作且适用于快速分析，而WDXRF具有更高的分辨率和更广的元素分析范围。
6. 数据解析与结果处理：XRF分析的结果包括元素的定性与定量信息。
对于定性分析，可通过比对特征峰的能量与标准参考值来确定样品中存在的元素。
对于定量分析，采用校准曲线或基于理论原理的各类定量算法来获得元素的含量。
XRF作为一种灵敏、快速、准确的分析方法，广泛应用于材料科学、环境监测、地质学、考古学等领域。
掌握这些基础知识点能够帮助研究人员在XRF分析中获得准确可靠的结果。
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X射线荧光光谱的样品制备与分析
陈老师
（杭州哲博化工科技有限公司哲博检测中心，浙江大学国家大学科技园，杭州西溪路525号，310013，Email:ceshi@;zhebocs@）
X射线是一种电磁辐射，其波长介于紫外线和γ射线之间。
它的波长没有一个严格的界限，一般来说是指波长为0.001-50nm的电磁辐射。
对分析化学家来说，最感兴趣的波段是0.01-24nm，0.01nm左右是超铀元素的K系谱线，24nm 则是最轻元素Li的K系谱线。
1923年G. Von Hevesy提出了应用X射线荧光光谱进行定量分析，但由于受到当时探测技术水平的限制，该法并未得到实际应用，直到20世纪40年代后期，随着X射线管和分光技术的改进，X荧光分析才开始进入蓬勃发展的时期，成为一种极为重要的分析手段。
X射线荧光光谱法有如下特点：
1.分析的元素范围广，从4Be到92U均可测定；
2.荧光X射线谱线简单，相互干扰少，样品不必分离，分析方法比较简便；
3.分析浓度范围较宽,从常量到微量都可分析。
重元素的检测限可达ppm量级，轻元素稍差；
4.分析样品不被破坏，分析快速，准确，便于自动化。
下面就X荧光光谱的方法分别阐述：
一、样品制备
进行X射线荧光光谱分析的样品，可以是固态，也可以是水溶液。
无论什么样品，样品制备的情况对测定误差影响很大。
对金属样品要注意成份偏析产生的误差；化学组成相同，热处理过程不同的样品，得到的计数率也不同；成分不均匀的金属试样要重熔，快速冷却后车成圆片；对表面不平的样品要打磨抛光；对于粉末样品，要研磨至300目-400目，然后压成圆片，也可以放入样品槽中测定。
对于固体样品如果不能得到均匀平整的表面，则可以把试样用酸溶解，再沉淀成盐类进行测定。
对于液态样品可以滴在滤纸上，用红外灯蒸干水份后测定，也可以密封在样品槽中。
总之，所测样品不能含有水、油和挥发性成分，更不能
含有腐蚀性溶剂。
二、定性分析
不同元素的荧光X射线具有各自的特定波长，因此根据荧光X射线的波长可以确定元素的组成。
如果是波长色散型光谱仪，对于一定晶面间距的晶体，由检测器转动的2θ角可以求出X射线的波长λ，从而确定元素成分。
事实上，在定性分析时，可以靠计算机自动识别谱线，给出定性结果。
但是如果元素含量过低或存在元素间的谱线干扰时，仍需人工鉴别。
首先识别出X射线管靶材的特征X射线和强峰的伴随线，然后根据2θ角标注剩斜谱线。
在分析未知谱线时，要同时考虑到样品的来源，性质等因素，以便综合判断。
三、定量分析
X射线荧光光谱法进行定量分析的依据是元素的荧光X射线强度I1与试样中该元素的含量Wi成正比：
Ii=IsWi（10.2）
式中，Is为Wi=100%时，该元素的荧光X射线的强度。
根据式(10.2)，可以采用标准曲线法，增量法，内标法等进行定量分析。
但是这些方法都要使标准样品的组成与试样的组成尽可能相同或相似，否则试样的基体效应或共存元素的影响，会给测定结果造成很大的偏差。
所谓基体效应是指样品的基本化学组成和物理化学状态的变化对X射线荧光强度所造成的影响。
化学组成的变化，会影响样品对一次X射线和X射线荧光的吸收，也会改变荧光增强效应。
例如，在测定不锈钢中Fe和Ni等元素时，由于一次X射线的激发会产生NiKα荧光X 射线，NiKα在样品中可能被Fe吸收，使Fe激发产生FeKα，测定Ni时，因为Fe的吸收效应使结果偏低，测定Fe时，由于荧光增强效应使结果偏高。
但是，配置相同的基体又几乎是不可能的。
为克服这个问题，目前X射荧光光谱定量方法一般采用基本参数法。
该办法是在考虑各元素之间的吸收和增强效应的基础上，用标样或纯物质计算出元素荧光X射线理论强度，并测其荧光X射线的强度。
将实测强度与理论强度比较，求出该元素的灵敏度系数，测未知样品时，先测定试样的荧光X射线强度，根据实测强度和灵敏度系数设定初始浓度值，再由该浓度值计算理论强度。
将测定强度与理论强度比较，使两者达到某一预定精度，否则要再次修正，该法要测定和计算试样中所有的元素，并且要考虑这些元
素间相互干扰效应，计算十分复杂。
因此，必须依靠计算机进行计算。
该方法可以认为是无标样定量分析。
当欲测样品含量大于1%时，其相对标准偏差可小于１％。