X射线荧光仪原理及仪器解析
x-射线荧光光谱仪 工作原理
x-射线荧光光谱仪工作原理
X-射线荧光光谱仪是一种利用物质表面被入射X-射线激发产
生的荧光辐射来分析物质成分的仪器。
其工作原理如下：
1. 产生X-射线：通过加速电子的方式产生较高能量的X-射线。
通常采用电子加速器或X-射线管产生X-射线。
2. 入射X-射线：产生的X-射线经过透镜或全反射镜聚焦，使
其成为一束准直的X-射线入射到待分析的样品上。
3. X-射线激发：入射的X-射线与样品中的原子相互作用，使
得样品中的原子内部产生电离和激发。
4. 荧光辐射：被激发的原子内部的电子重新排布，从高能级跃迁到低能级时，会发出特定波长的荧光辐射。
这些荧光辐射的波长与样品中的元素种类和原子结构相关。
5. 信号检测与分析：荧光辐射被光学系统收集，并经过光电倍增管或固态探测器（如硅PIN二极管）转换为电信号。
电信
号经放大和转换后，可以通过计数器、频谱仪等设备进行信号的检测和分析。
6. 数据处理和结果展示：通过对荧光光谱中特定峰位的识别和曲线拟合，可以得到样品中的元素种类和含量信息。
这些数据
可以进一步进行数据处理和结果展示，为分析者提供详细的样品组成分析结果。
帕纳科xrf原理-概述说明以及解释
帕纳科xrf原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述帕纳科XRF原理（即帕纳科X射线荧光光谱仪原理）是一种非常重要的分析技术，它利用X射线荧光光谱仪进行物质的分析与检测。
X射线荧光光谱仪（XRF）是一种基于X射线的分析技术，能够快速、无损地分析样品的元素成分及其含量。
帕纳科XRF原理通过将样品暴露在高能量的X射线辐射下，激发样品中的原子发生内层电子跃迁，从而产生特定能量的特征X射线。
这些特征X射线与样品中元素的种类和含量密切相关。
X射线荧光分析原理基于这个原理，通过测量样品中发射出的特征X射线的能量和强度来确定样品的元素成分。
帕纳科XRF原理在许多领域都有广泛的应用。
在材料分析方面，它可以用于合金分析、陶瓷成分分析、矿石成分分析等。
在环境监测方面，它可以用于土壤中重金属含量的检测、水中有害物质的检测等。
在文物保护方面，它可以用于非破坏性地分析文物的元素成分，以了解其制作材料和年代等信息。
帕纳科XRF原理具有许多优点。
首先，它非常快速和高效，能够在几分钟内完成样品的分析。
其次，它是一种无损检测技术，不需要破坏样品，适用于各种形态的样品。
此外，它还具有高准确性和重复性，并且可以同时分析多个元素。
然而，帕纳科XRF原理也存在一些局限性。
首先，它对于低能量X射线不敏感，因此无法检测低原子序数元素。
其次，样品的尺寸和形态对分析结果可能产生影响。
最后，它对于元素的定量分析相对有限，通常只能得到元素的相对含量。
随着科学技术的不断发展，帕纳科XRF原理也在不断进步和完善。
未来，我们可以期待更加精确和灵敏的X射线荧光光谱仪的研发，以及更加全面和准确的元素分析方法的开发。
综上所述，帕纳科XRF原理是一种重要的分析技术，具有广泛的应用领域和许多优点。
随着技术的不断进步，帕纳科XRF原理将在各个领域发挥更大的作用。
文章结构部分的内容如下所示：1.2 文章结构本篇长文主要围绕帕纳科XRF原理展开，文章的主要部分分为引言、正文和结论三个部分。
x射线荧光仪原理
x射线荧光仪原理
X射线荧光仪是一种常用的分析仪器，它基于物质主要由原子构成的特性。
其原理为通过X射线的激发，使样品中的原子
发射出特定能量的荧光X射线，进而分析样品的组成和结构。
X射线荧光仪主要由X射线发生器、样品台、荧光探测器和
信号处理系统等组成。
发生器产生高能的X射线束，照射到
样品表面；当X射线束与样品相互作用时，样品中的原子会
吸收部分X射线的能量，产生电离和激发；受到激发的原子
会退回到基态，并放出能量等于激发过程中吸收的能量差的荧光X射线。
这些荧光X射线的能量与样品中的原子种类和数
量有关，因此可以通过测量荧光X射线的能谱，进一步分析
样品的成分。
荧光探测器常用的有固态探测器和比较常用的光电倍增管探测器。
这些探测器能够测量荧光X射线的能量和产生的荧光光
子数量，将荧光信号转化为电信号。
信号处理系统对这些电信号进行放大、整形和测量，最终得到荧光X射线的能谱图。
通过对荧光X射线能谱的分析，可以得到样品中各种元素的
含量和其相对比例的信息。
这种分析方法无需破坏样品，且对多种材料适用，广泛应用于材料科学、环境监测、地质学、医学等领域。
总结来说，X射线荧光仪通过激发样品中的原子，使其产生特定能量的荧光X射线，再通过测量荧光X射线的能谱分析样
品的成分和结构。
这种分析方法非常重要，并在科学研究和工业应用中发挥着重要作用。
X射线荧光光谱仪原理及应用
将样品置于仪器分析台上，通过X射线照射样品得到荧光谱。
3
谱线分析
对荧光X射线谱进行逐峰分析，定量和定性分析各种元素。
案例研究
测定金属材料中碳含量
利用X射线荧光光谱仪可以对金 属材料中的碳含量进行分析。
矿物元素分析
矿物中元素含量及其分布在地质 勘探过程中起着重要作用。
地下水铅污染
对地下水铅污染进行了分析评价， 为水环境保护和铅中毒防治提供 依据。
探索X射线荧光光谱仪
X射线荧光光谱仪是一种高精度的分析仪器，广泛用于材料、生物等众多领域 的研究和实验。本文将深入探讨该仪器的原理及其应用。
原理与工作原理
1
激发原子核
通过给样品提供高能量的X射线来激发样品原子核中的自由电子。
2
发射特征光
通过脱离自由电子来释放出特有的荧光X射线。
3
测量分析
根据不同化学元素的荧光X射线谱线和强度分析样品的成分及含量。
分析技术
质量分析技术
通过检测样品中化学元素的含量 和种类来进行质量分析。
成分分析线的峰位和峰强度 分析样品中各成分的含量和种类。
通过对样品中钼的Kα线荧光谱分 析，可以推断分子结构。
应用领域
材料科学
分析材料成分、构造、形态及其内部微观结构， 比如金属、半导体、陶瓷材料等。
总结
原理及工作原理
利用X射线的特性进行元素分析。
应用领域
广泛应用于材料分析、环境保 护、考古文物、医药生物等领 域。
优点与限制
优点为非破坏性、灵敏度高、 适用性广泛，限制为仅用于最 上层表面的分析。
2 灵敏度高
能够实现以ppm为数量级的元素定量和定性 分析。
3 适用性广泛
X射线荧光光谱仪的基本原理及应用
所有元素的最大计数率不超过 20000 计数/秒，仪器灵敏度差
高能端(Ag/Sn/Sb K系光谱)，能量色散分辨率优于波长色散 中能端(Fe/Mn/Cr K系光谱)，分辨率相同 低能端 (Na/Mg/Al/Si K系光谱)，能量色散分辨率不如波长散射
3.2 定性与定量分析——半定量分析
半定量分析样品过程：
o 对未知样进行全程扫描 o 对扫描谱图进行Search and Match（包括谱峰的识别， 背景扣除，谱峰净强度计算，谱峰的匹配） o 输入未知样的有关信息 (金属或氧化物；液体，粉末压 片或熔融片；已知浓度组分的输入；是否归一) o 进行半定量分析
光电吸收，非相干散射，气体电离 和产生闪光等现象，以一定的能量 和动量为特征；
E=h , =c /
微粒性
能量、电离、光电吸 收、非相干散射
能量色散X荧光分析
能量单位：eV
同一切微观粒子一样，X射线也具有波动和微粒的 双重性；无论是测量能量还是波长，都可以实现对相应 元素的分析，其效果是一样的。
在停机状态时使用，保护光管免受粉尘污染，还可避免检 1000um Pb 测器的消耗。
2.3 准直器
准直器由一组薄片组成，目的是使从样品发出的X射线以平行 光束的形式照射到晶体。薄片之间的距离越小，越容易形成平 行光，产生的谱线峰形也更锐利，更容易与附近的谱线区分。
准直器以薄片间距来分类
薄片间距
4
一、基础理论与知识
X射Байду номын сангаас荧光的产生
碰撞
内层电子跃迁↑
空位
X射线荧光
外层电子跃迁↓
一、基础理论与知识
X射线荧光分析的分类
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。
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用途
X射线荧光光谱分析仪广泛应用于地质、冶金、石油、化工、 农业、医药、环境等领域，可对各种材料进行元素分析和化 学成分分析，如金属、非金属、矿物、环境样品等。
优缺点分析
优点
X射线荧光光谱分析仪具有快速、准确、非破坏性、多元素同时测定等优点。同 时，该仪器操作简便，可对各种材料进行无损检测，适用于现场分析和大量样品 分析。
食品安全
用于检测食品中的添加剂、农 药残留等。
考古学
用于鉴定文物年代和成分。
生物医学
用于研究生物组织、药物成分 等。
未来发展方向与挑战
智能化与自动化
提高分析仪器的智能化和自动 化水平，减少人为操作误差。
多元素同时分析
发展多元素同时测量的技术， 提高分析效率。
降低成本与维护
降低仪器成本和维护成本，提 高普及率和应用范围。
信号放大器用于放大测量系统输出的 信号，多道分析器用于将信号分道， 计算机和相关软件则用于处理和分析 数据，并输出结果。
数据处理系统通常包括信号放大器、 多道分析器、计算机和相关软件等部 件。
03 X射线荧光光谱分析仪的 应用
元素分析
总结词
X射线荧光光谱分析仪能够准确测定样品中各元素的含量，广泛应用于地质、环保、化工等领域。
环境样品分析
总结词
X射线荧光光谱分析仪能够用于环境样品中污染物的快速检测和定量分析。
详细描述
环境样品中的污染物通常以痕量或超痕量水平存在，X射线荧光光谱分析仪具有高灵敏度和低检测限 的特点，能够准确测定这些污染物元素的含量，为环境监测和污染治理提供有力支持。
x射线荧光光谱仪的原理
x射线荧光光谱仪的原理
X射线荧光光谱仪是一种利用X射线荧光原理测定元素含量的仪器。
X射线荧光光谱仪的原理是：当高能X射线照射到物体表面时，可以将X射线能量转换成其他波长的能量，这种能量转换的过程就是X射线荧光的原理。
X射线荧光光谱仪是通过利用X射线荧光原理来测定不同元素的原子核化学成分的仪器。
X射线荧光光谱仪的工作原理如下：在X射线荧光光谱仪中，利用一个高能X射线源（例如氘氟射线灯）将物体表面的X射线照射出来，当X射线照射到物体表面时，与物体表面相互作用，表面上的原子核会产生X射线荧光，也就是说，原子核会将X射线的能量转换成一定波长的能量，这种能量转换的过程就是X射线荧光的原理。
X射线荧光光谱仪通过检测X射线荧光中的不同波长的荧光，可以得到不同元素的原子核化学成分，从而判断出物体中各元素的含量。
X射线荧光光谱仪的检测能力范围广，检测灵敏度高，可以检测出超低浓度的元素，是一种有效的元素分析仪器。
X射线荧光光谱仪通过X射线荧光技术，可以检测出物体中不同元素的原子核化学成分，从而判断出物体中各元素的含量，从而实现对物体的元素分析功能。
X射线荧光
光谱仪的检测范围很广，可以检测出超低浓度的元素，而且检测结果准确可靠，对物体中各种元素的检测都具有较高的精度。
X射线荧光光谱仪是一种先进的元素分析手段，其工作原理是利用X射线能量转换成另一种波长的能量，即X 射线荧光的原理，通过检测X射线荧光中的不同波长的荧光，可以得到不同元素的原子核化学成分，从而判断出物体中各元素的含量。
X射线荧光光谱仪的检测能力范围广、检测灵敏度高，可以检测出超低浓度的元素，是一种有效的元素分析仪器。
X射线荧光仪原理及仪器
设备名称：波长色散X射线荧光光谱仪 生产厂家：荷兰帕纳科PANalytical B.V 规格型号：Axios 原产地：荷兰 用途：用于固体（聚乙烯中Cr,Si,Al,Cl,Zn，Ti、聚 丙烯中Cr,Si,Al,Cl,Zn，Ti、添加剂中的Mg，Ca，K， Zn，Al，Cr、加氢尾油中S等）、松散粉末、液体 样品（石脑油、裂解燃料油、裂解柴油、裂解汽油 等以上样品中的S，Pb，Cl）、不规则样品等8（O） -92（U）之间的元素进行定性、定量及无标样定量 分析，分析范围从ppm级到100%
样品位置
样品置于一个合适的样品架和光管的上方，
样品架是一个有2个位置的转盘。它适用于多 种不同尺寸和类型的样品。样品通过空气锁 进入转盘，转盘转动180°正好位于光管的上 方。
准直器面罩
准直器面罩位于样品和准直器之间。其目的是为了 确保准直器仅仅检测到来自样品的荧光X射线，来 自样品杯的射线不被检测。订购仪器时，选择面罩 孔径。其默认值为：37mm、30mm和27mm。实际 的观察区域是一个比样品杯孔径小2mm的样品中心 圆环。对于特殊的应用,可以选择其它不同的孔径尺 寸。一个有效的选项是PW2400/00，它允许通过 SuperQ选择三个面罩中的任何一个。注意：样品杯 的开口直径必须大于或等于准直器面罩孔径。
X射线对物质的作用
特征X射线则是我们作为元素分析的基础。
5、X射线荧光分析
前面讲到每个元素的特征X射线的强度除与 激发源的能量和强度有关外，还与这种元素 在样品中的含量有关，用下式表示 Ii =f（C1,C2…Ci…) i=1,2… Ii是样品中第i个元素的特征X射线的强 度,C1,C2,……是样品中各个元素的含量。 .f是一个常数
（d）
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样品标样：
由供应商提供：聚乙烯标样：Ti、Mg、Cl、
Al、Cr、Zn 每种元素含量分别为：0 2 5 10 20 50 100ppm 关于仪器的安装： 地板要求本机重550Kg,如果是架空地板,应在 仪器放置处建等面积的实心台
关于仪器的安装：
地板要求本机重550Kg,如果是架空地板,应在
。 同位素在衰变过程中，其原子核释放的能量， 被原子的内层电子吸收，吸收后跳出内层轨 道，形成内层轨道空位。但由于内层轨道的 能级很低,外层电子前来补充，由于外层电子 的能量较高，跳到内层后，会释放出光能来， 这种能就是X射线。这就是我们常见的同位素 X射线源。
(3）同步辐射源。 电子在同步加速器中运动，作圆周运动，有 一个恒定的加速度，电子在加速运动时，会 释放出X射线，所以用这种方法得到的X射线 叫同步辐射X射线。
X荧光测定
丁力
目录
1.X荧光光谱仪原理
2.X荧光的产生 3.特征X射线 4.X射线对物质的作用 5、X射线荧光分析
X荧光光谱仪原理
1、X射线 X射线是一种电磁波， ，根据波粒 二相性原理，X射线也是一种粒子，其每个粒子根 据下列公式可以找到其能量和波长的一一对应关系。 E＝hv=h c/
设备名称：波长色散X射线荧光光谱仪 生产厂家：荷兰帕纳科PANalytical B.V 规格型号：Axios 原产地：荷兰 用途：用于固体（聚乙烯中Cr,Si,Al,Cl,Zn，Ti、聚 丙烯中Cr,Si,Al,Cl,Zn，Ti、添加剂中的Mg，Ca，K， Zn，Al，Cr、加氢尾油中S等）、松散粉末、液体 样品（石脑油、裂解燃料油、裂解柴油、裂解汽油 等以上样品中的S，Pb，Cl）、不规则样品等8（O） -92（U）之间的元素进行定性、定量及无标样定量 分析，分析范围从ppm级到100%
X射线对物质的作用
特征X射线则是我们作为元素分析的基础。
5、X射线荧光分析
前面讲到每个元素的特征X射线的强度除与 激发源的能量和强度有关外，还与这种元素 在样品中的含量有关，用下式表示 Ii =f（C1,C2…Ci…) i=1,2… Ii是样品中第i个元素的特征X射线的强 度,C1,C2,……是样品中各个元素的含量。 .f是一个常数
X射线荧光
注：
实际上，有很多办法能产生X射线，例 如用质子、射线、射线等打在物质上，都 可以产生X射线，而人们通常把X射线照射在 物质上而产生的次级X射线叫X射线荧光，而 把用来照射的X射线叫原级X射线。所以X射 线射线来分析物质的成分呢？ 这些都归功于特征X射线。 早在用电子轰击阳极靶而产生X射线时，人们就 发现，有几个强度很高的X射线，其能量并没有随 加速电子用的高压变化，而且不同元素的靶材，其 特殊的X射线的能量也不一样，人们把它称为特征X 射线，它是每种元素所特有的。莫塞莱（ Moseley） 发现了X射线能量与原子序数的关系。
（d）
X射线荧光分析是一种物理分析方法， 所以对在化学性质上属同一族的元素也能进 行分析。含量范围为10PPm～100％。因此 该法已用于铜合金、镍合金中高含量Cu、Ni 的分析.
缺点：
（a）难于作绝对分析，故定量分析需要标样。
（b）对轻元素的灵敏度要低一些。
天津分析室在用的X荧光仪
E（z-） E是特征X射线能量，Z是原子序数，是修正因子。 这就是著名的莫塞莱定律， 它开辟了X射线分析在元素分 析中的应用。 为什么会有特征X射线的出现呢？这可以从玻尔的原子结 构理论找到答案。原子中的电子都在一个个电子轨道上运行， 而每个轨道的能量都是一定的，叫能级。内层轨道能级较低， 外层轨道能级较高，当内层的电子受到激发（激发源可以是 电子、质子、 粒子、射线、X射线等），有足够的能量跳 出内层轨道，那么，较外层的电子跃迁到内层的轨道进行补 充，由于是从高能级上跳往低能级上，所以会释放出能量， 其能量以光的形式放出，这就是特征X射线。
X射线荧光分析法与其它分析方法的 比较
对样品进行成份分析有很多方法，例如，原
子发射光谱、原子吸收光谱、质谱、极谱以 及传统的化学分析方法。那么，X射线荧光分 析法有哪 些特点呢？
优点：
（a）分析速度高。测定用时与测定 精密度有关，但一般都很短，2-5分钟就可以 测完样品中的全部待测元素。 （b）固体、粉末、液体样品等都可以进行 分析。 （c）非破坏分析。在测定中不会引起化学 状态的改变，也不会出现试样飞散现象。
式中h为普朗克常数，v为频率，c为光速，为波 长。
2.X荧光的产生
（1）高速电子轰击物质，产生韧致辐射和标
识辐射。其产生的韧致辐射的X射线的能量取 决于电子的能量，是一个连续的分布。而标 识辐射是一种能量只与其靶材有关的X射线。
常见的X射线光管就是采用的这种原理。
（2）同位素X射线源
反过来，根据各元素的特征X射线的强度，也
可以获得各元素的含量信息。这就是X射线荧 光分析的基本原理。
有人会问，又为什么要用X
荧光分析呢？为 什么不用原级的X射线呢，因为X光管的阳极 物质也会发出特征X射线？ 不错，早年曾使用过这种方法。但这种方 法的弊病也是显而易见的。因为X光管中是要 抽真空的，放样品不方便。其次，由于有很 强的连续谱作为背景，所以测量的灵敏度很 有限。如果采用荧光方法，由于特征X射线的 发射是各向同性的，而散射则是有方向性的， 所以可以选择探测角度，尽量避开散射本底， 从而大大提高了测量灵敏度，其次，放样品 也变得很简单了。所以，目前都采用了X荧光 方法。
仪器放置处建等面积的实心台 主机房间 3000mm×3000mm Min. 房门： 宽度≥850mm 楼层位置如果仪器不放置在一层，是否有货 梯。
房门：宽度≥850mm 接地 接地电阻小于等于2欧姆 主电源 220VAC/50Hz/50A， 单 相